(57)【要約】  実施例は、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、および前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層間に配置される活性層を含み、前記第２導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第１導電型半導体層の一部の領域まで配置される複数個のリセスを含む発光構造物；前記複数個のリセスの内部に配置され、前記第１導電型半導体層と電気的に連結される複数個の第１電極；および前記第２導電型半導体層と電気的に連結される第２電極を含み、前記複数個の第１電極が前記第１導電型半導体層に接触する第１面積と前記第２電極が前記第２導電型半導体層に接触する第２面積の比（第１面積：第２面積）は１：３〜１：１０である半導体素子を開示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、および前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層間に配置される活性層を含み、
前記第２導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第１導電型半導体層の一部の領域まで配置される複数個のリセスを含む発光構造物；
前記複数個のリセスの内部に配置され、前記第１導電型半導体層と電気的に連結される複数個の第１電極；および
前記第２導電型半導体層と電気的に連結される第２電極を含み、
前記複数個の第１電極が前記第１導電型半導体層に接触する第１面積と前記第２電極が前記第２導電型半導体層に接触する第２面積の比（第１面積：第２面積）は１：３〜１：１０である、半導体素子。
【請求項２】
前記第１面積は前記発光構造物の水平方向最大断面積の７．４％以上２０％以下であり、前記水平方向は前記発光構造物の厚さ方向と垂直な方向であり、
前記第２面積は前記発光構造物の水平方向最大断面積の３５％以上７０％以下である、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記第１導電型半導体層は高抵抗層、および前記活性層と前記高抵抗層間に配置される低抵抗層を含み、
前記高抵抗層は前記低抵抗層よりＡｌ組成が高く、
前記第１電極は前記低抵抗層に配置される、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記複数個のリセスの上面は第１電極層と第１導電型半導体層が接する第１領域、第１絶縁層と第１導電型半導体層が接する第２領域、および
第２絶縁層と第１導電型半導体層が接する第３領域を含み、
前記第２領域の幅は１１μｍ〜２８μｍであり、
前記第３領域の幅は１μｍ〜４μｍである、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記第１電極と電気的に連結される第１導電層；および
前記第２電極と電気的に連結される第２導電層をさらに含み、
前記第２導電型半導体層は水平方向に最も隣接した２個のリセス間に配置される第１−１面を含み、
前記第１−１面は前記水平方向に離隔した第２電極が配置される第１区間、および前記第２電極の間に配置される第２区間を含み、
前記第２導電層は前記第１区間および第２区間に配置され、
前記第２区間の幅と前記第１区間の幅の比は１：０．７〜１：５である、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項６】
前記第２区間に配置されるサブリセス、および
前記サブリセスの内部に配置されるサブ反射層を含み、
前記サブ反射層はアルミニウムを含み、
前記サブ反射層は前記第２電極と電気的に連結される、請求項５に記載の半導体素子。
【請求項７】
前記第２導電型半導体層の第１面はＡｌＧａＮを含む、請求項５に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記第２導電層は、
クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）ニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含む第１中間層、および
アルミニウムを含む反射層を含む、請求項７に記載の半導体素子。
【請求項９】
前記第１電極と電気的に連結される第１導電層；および
前記第２電極と電気的に連結される第２導電層をさらに含み、
前記第２導電層は前記発光構造物の縁領域から前記活性層より高い領域まで延びて配置される、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項１０】
前記第２導電層は前記第２電極の周辺領域で前記第２導電型半導体層と直接接触する、請求項９に記載の半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は半導体素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮなどの化合物を含む半導体素子は、広くて調整が容易なバンドギャップエネルギーを有するなどの多くの長所を有しているため、発光素子、受光素子および各種ダイオードなどで多様に使用され得る。
【０００３】
特に、半導体の３−５族または２−６族化合物半導体物質を利用した発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）のような発光素子は、薄膜成長技術および素子材料の開発により赤色、緑色、青色および紫外線などの多様な色を具現することができ、蛍光物質を利用したり色を組み合わせることによって効率の良い白色光線の具現も可能であり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源と比べて低消費電力、半永久的な寿命、迅速な応答速度、安全性、環境親和性の長所を有する。
【０００４】
それだけでなく、光検出器や太陽電池のような受光素子も半導体の３−５族または２−６族化合物半導体物質を利用して製作する場合、素子材料の開発により多様な波長領域の光を吸収して光電流を生成することによって、ガンマ線からラジオ波長領域までの多様な波長領域の光を利用することができる。また迅速な応答速度、安全性、環境親和性および素子材料の容易な調節の長所を有しているため、電力制御または超高周波回路や通信用モジュールにも容易に利用することができる。
【０００５】
したがって、半導体素子は、光通信手段の送信モジュール、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）表示装置のバックライトを構成する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｌａｍｐ）を代替できる発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球を代替できる白色発光ダイオード照明装置、自動車ヘッドライトおよび信号灯およびＧａｓや火災を感知するセンサなどにまで応用が拡大している。また、半導体素子は高周波応用回路やその他電力制御装置、通信用モジュールにまでその応用が拡大され得る。
【０００６】
特に、紫外線波長領域の光を放出する発光素子は硬化作用や殺菌作用をするため、硬化用、医療用、および殺菌用として使用され得る。
【０００７】
しかし、紫外線波長領域の光を放出する発光素子はＡｌの組成が高いため半導体層に電流がよく分散しない問題がある。したがって、光出力が弱くなり動作電圧が上昇する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実施例は光出力が向上した半導体素子を提供する。
【０００９】
また、指向角の調節が可能な半導体素子を提供する。
【００１０】
また、動作電圧が低くなった半導体素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施例に係る半導体素子は、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、および前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層間に配置される活性層を含み、前記第２導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第１導電型半導体層の一部の領域まで配置される複数個のリセスを含む発光構造物；前記複数個のリセスの内部に配置され、前記第１導電型半導体層と電気的に連結される複数個の第１電極；および前記第２導電型半導体層と電気的に連結される第２電極を含み、前記複数個の第１電極が前記第１導電型半導体層に接触する第１面積と前記第２電極が前記第２導電型半導体層に接触する第２面積の比（第１面積：第２面積）は１：３〜１：１０である。
【００１２】
前記第１面積は前記発光構造物の水平方向最大断面積の７．４％以上２０％以下であり得る。
【００１３】
前記第２面積は前記発光構造物の水平方向最大断面積の３５％以上７０％以下であり得る。
【００１４】
前記複数個のリセスの面積は前記発光構造物の水平方向最大断面積の１３％以上３０％以下であり得る。
【００１５】
前記活性層は紫外線波長帯の光を生成することができる。
【００１６】
前記リセスの直径は３８μｍ以上６０μｍ以下であり得る。
【００１７】
前記リセスの側面の傾斜角度は７０度以上９０度以下であり得る。
【００１８】
前記第１電極の直径は２４μｍ以上５０μｍ以下であり得る。
【００１９】
前記第１導電型半導体層は前記活性層と隣接して配置された低抵抗層と前記低抵抗層上に配置される高抵抗層を含み、前記高抵抗層は前記低抵抗層よりＡｌ含量が高く、前記第１電極は前記低抵抗層に配置され得る。
【００２０】
前記複数個のリセスの上面は、第１電極層と第１導電型半導体層が接する第１領域、第１絶縁層と第１導電型半導体層が接する第２領域、および第２絶縁層と第１導電型半導体層が接する第３領域を含むことができる。
【００２１】
前記第２領域の幅は１１μｍ〜２８μｍであり得る。
【００２２】
前記第３領域の幅は１μｍ〜４μｍであり得る。
【００２３】
本発明の他の実施例に係る半導体素子は、第１導電型半導体層、活性層、および第２導電型半導体層が第１方向に配置され、前記第２導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第１導電型半導体層の一部の領域まで配置される複数個のリセスを含む発光構造物；および前記複数個のリセスの内部に配置され、前記第１導電型半導体層と電気的に連結される複数個の第１電極を含み、前記第１方向と垂直な方向を第２方向とする時、前記複数個のリセスの前記第２方向での最大断面積は前記発光構造物の前記第２方向での最大断面積の２０％以上３０％以下である。
【発明の効果】
【００２４】
実施例によると、半導体素子の光出力が向上され得る。
【００２５】
また、半導体素子の指向角を調節することができる。
【００２６】
また、半導体素子の動作電圧が低くなり得る。
【００２７】
本発明の多様かつ有益な長所と効果は前述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例に係る半導体素子の概念図。
【図２】図１のＡ部分拡大図。
【図３】本発明の第１実施例に係る半導体素子の平面図。
【図４】本発明の第２実施例に係る半導体素子の平面図。
【図５】本発明の第３実施例に係る半導体素子の平面図。
【図６】第１〜第３実施例に係る半導体素子の光出力を測定したグラフ。
【図７】第１〜第３実施例に係る半導体素子の動作電圧を測定したグラフ。
【図８】本発明の第４実施例に係る半導体素子の平面図。
【図９】本発明の第５実施例に係る半導体素子の平面図。
【図１０】本発明の第６実施例に係る半導体素子の平面図。
【図１１】本発明の第７実施例に係る半導体素子の平面図。
【図１２】第４〜第７実施例に係る半導体素子の光出力を測定したグラフ。
【図１３】第４〜第７実施例に係る半導体素子の動作電圧を測定したグラフ。
【図１４】本発明の第８実施例に係る半導体素子の平面図。
【図１５】本発明の第９実施例に係る半導体素子の平面図。
【図１６】本発明の第１０実施例に係る半導体素子の平面図。
【図１７】本発明の第１１実施例に係る半導体素子の平面図。
【図１８】本発明の第１２実施例に係る半導体素子の平面図。
【図１９】第９〜第１２実施例に係る半導体素子の光出力を測定したグラフ。
【図２０】第９〜第１２実施例に係る半導体素子の動作電圧を測定したグラフ。
【図２１】本発明の実施例に係る発光構造物の概念図。
【図２２】発光構造物のアルミニウム組成を測定したグラフ。
【図２３ａ】リセスの個数の変化につれて光出力が向上する構成を説明するための図面。
【図２３ｂ】リセスの個数の変化につれて光出力が向上する構成を説明するための図面。
【図２４】本発明の第１３実施例に係る半導体素子の概念図。
【図２５】図２４の平面図。
【図２６】図２５のＡ−Ａ方向断面図。
【図２７】第２導電層の構成を説明するための図面。
【図２８】図２７の第１変形例。
【図２９】図２７の第２変形例。
【図３０】本発明の第１４実施例に係る半導体素子の概念図。
【図３１】図３０の平面図。
【図３２】図３１のＢ−１部分拡大図。
【図３３】図３１のＢ−２部分拡大図。
【図３４】図３２のＢ−Ｂ方向断面図。
【図３５】図３４の第１変形例。
【図３６ａ】図３４の第２変形例。
【図３６ｂ】図３４の第２変形例の平面図。
【図３７】図３３の第３変形例。
【図３８】本発明の第１５実施例に係る半導体素子の概念図。
【図３９】図３８の平面図。
【図４０】図３９のＣ−Ｃ方向断面図。
【図４１】図４０の第１変形例。
【図４２】図４０の第２変形例。
【図４３】本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの概念図。
【図４４】半導体素子の第１６実施例の平面図。
【図４５】図４４の半導体素子のＨ−Ｈ’方向の断面図。
【図４６】図４５の一部分を詳細に示した図面。
【図４７】半導体素子の第１７実施例の一部分を詳細に示した図面。
【図４８】半導体素子の第１８実施例の一部分を詳細に示した図面。
【図４９】半導体素子の第１９実施例の一部分を詳細に示した図面。
【図５０】半導体素子の第２０実施例の平面図。
【図５１】図５０の半導体素子のＫ−Ｋ’方向の断面図。
【図５２】半導体素子が配置されたパッケージを示した図面。
【図５３】本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの平面図。
【図５４】図５３の変形例。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本実施例は他の形態に変形させたりまたは複数の実施例を組み合わせることができ、本発明の範囲は下記で説明する実施例に限定されるものではない。
【００３０】
特定の実施例で説明された事項が他の実施例で説明されておらずとも、他の実施例でその事項と反対または矛盾する説明がない限り、他の実施例に関連した説明と理解され得る。
【００３１】
例えば、特定の実施例で構成Ａに対する特徴を説明し、他の実施例で構成Ｂに対する特徴を説明したのであれば、構成Ａと構成Ｂが結合された実施例が明示して記載されておらずとも、反対または矛盾する説明がない限り、本発明の技術的範囲に属するものと理解されるべきである。
【００３２】
実施例の説明において、いずれか一つのｅｌｅｍｅｎｔが他のｅｌｅｍｅｎｔの「上（うえ）または下（した）（ｏｎ  ｏｒ  ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものと記載される場合において、上（うえ）または下（した）（ｏｎ  ｏｒ  ｕｎｄｅｒ）は二つのｅｌｅｍｅｎｔが互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触するか一つ以上の他のｅｌｅｍｅｎｔが前記二つのｅｌｅｍｅｎｔの間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されるものをすべて含む。また「上（うえ）または下（した）（ｏｎ  ｏｒ  ｕｎｄｅｒ）」と表現される場合、一つのｅｌｅｍｅｎｔを基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含み得る。
【００３３】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００３４】
図１は本発明の第１実施例に係る半導体素子の概念図、図２は図１のＡ部分拡大図である。
【００３５】
図１を参照すると、実施例に係る半導体素子は第１導電型半導体層１２２、第２導電型半導体層１２６、活性層１２４を含む発光構造物１２０と、第１導電型半導体層１２２と電気的に連結される第１電極１４２と、第２導電型半導体層１２６と電気的に連結される第２電極２４６を含む。
【００３６】
第１導電型半導体層１２２、活性層１２４、および第２導電型半導体層１２６は第１方向（Ｙ方向）に配置され得る。以下では各層の厚さ方向である第１方向（Ｙ方向）を垂直方向と定義し、第１方向（Ｙ方向）と垂直な第２方向（Ｘ方向）を水平方向と定義する。
【００３７】
実施例に係る発光構造物１２０は紫外線波長帯の光を出力することができる。例示的に発光構造物１２０は、近紫外線波長帯の光ＵＶ−Ａを出力することもでき、遠紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｂを出力することもでき、深紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｃを出力することもできる。波長範囲は発光構造物１２０のＡｌの組成比によって決定され得る。
【００３８】
例示的に、近紫外線波長帯の光ＵＶ−Ａは３２０ｎｍ〜４２０ｎｍ範囲の波長を有することができ、遠紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｂは２８０ｎｍ〜３２０ｎｍ範囲の波長を有することができ、深紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｃは１００ｎｍ〜２８０ｎｍ範囲の波長を有することができる。
【００３９】
発光構造物１２０は、第２導電型半導体層１２６および活性層１２４を貫通して第１導電型半導体層１２２の一部の領域まで形成される複数個のリセス１２８を含むことができる。
【００４０】
第１電極１４２は、リセス１２８の上面に配置されて第１導電型半導体層１２２と電気的に連結され得る。第２電極２４６は第２導電型半導体層１２６の下部に形成され得る。第２電極２４６はリセス１２８により区画され得る。
【００４１】
第１電極１４２と第２電極２４６はオーミック電極であり得る。第１電極１４２と第２電極２４６はＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯＮｉｔｒｉｄｅ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成され得るが、このような材料に限定されはしない。
【００４２】
半導体素子の一側の角領域には第２電極パッド１６６が配置され得る。第２電極パッド１６６は中央部分が陥没して上面が凹部と凸部を有することができる。上面の凹部にはワイヤー（図示されず）がボンディングされ得る。したがって、接着面積が広くなって第２電極パッド１６６とワイヤーがさらに堅固にボンディングされ得る。
【００４３】
第２電極パッド１６６は光を反射することができる。したがって、第２電極パッド１６６は発光構造物１２０と近いほど光抽出効率が向上され得る。
【００４４】
第２電極パッド１６６と発光構造物１２０の間の最短距離は５μｍ〜３０μｍであり得る。１０μｍより小さいと工程マージンの確保が難しく、３０μｍより大きいと全体の素子で第２電極パッド１６６が配置される面積が広くなって、発光層２４の面積が縮小され、光量が低減され得る。
【００４５】
第２電極パッド１６６の凸部の高さは活性層１２４より高くてもよい。したがって、第２電極パッド１６６は活性層１２４から素子の水平方向に放出される光を上部に反射させて光抽出効率を向上させ、指向角を制御することができる。
【００４６】
第２電極パッド１６６の下部で第１絶縁層１３１が一部オープンされて第２導電層１５０と第２電極２４６が電気的に連結され得る。パッシベーション層１８０は発光構造物１２０の上部面と側面に形成され得る。パッシベーション層１８０は第２電極２４６と隣接した領域や第２電極２４６の下部で第１絶縁層１３１と接触することができる。
【００４７】
第１絶縁層１３１がオープンされて第２電極２４６が第２導電層１５０と接触する部分の幅ｄ２２は、例えば４０μｍ〜９０μｍであり得る。４０μｍより小さいと動作電圧が上昇する問題があり、９０μｍより大きいと第２導電層１５０を外部に露出させないための工程マージンの確保が困難であり得る。第２導電層１５０が第２電極２４６の外側領域に露出すると、素子の信頼性が低下され得る。したがって、好ましくは、幅ｄ２２は第２電極２４６の全体幅の６０％〜９５％であり得る。
【００４８】
図２を参照すると、発光構造物１２０のＡｌ組成が高くなると、発光構造物１２０内で電流拡散特性が低下され得る。また、活性層１２４はＧａＮ基板の青色発光素子と比べて側面に放出する光量が増加することになる（ＴＭモード）。このようなＴＭモードは紫外線半導体素子で発生し得る。
【００４９】
実施例によると、電流拡散のために、一般的なＧａＮ半導体と比べて相対的に多い個数のリセス１２８を形成して第１電極１４２を配置することができる。
【００５０】
第１絶縁層１３１は第１電極１４２を活性層１２４および第２導電型半導体層１２６と電気的に絶縁させることができる。また、第１絶縁層１３１は第２電極２４６と第２導電層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させることができる。
【００５１】
第１絶縁層１３１は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得るが、これに限定されない。第１絶縁層１３１は単層または多層で形成され得る。例示的に第１絶縁層１３１は銀Ｓｉ酸化物やＴｉ化合物を含む多層構造のＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）でもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、第１絶縁層１３１は多様な反射構造を含むことができる。
【００５２】
第１絶縁層１３１が絶縁機能を遂行する場合、活性層１２４から側面に向かって放出される光Ｌ１を上向き反射させて光抽出効率を向上させることができる。後述するように、リセス１２８の個数が多くなるほど光抽出効率はより効果的であり得る。
【００５３】
第１電極１４２の直径Ｗ３は２４μｍ以上５０μｍ以下であり得る。このような範囲を満足する場合、電流の分散に有利となり得、多い個数の第１電極１４２を配置することができる。
【００５４】
第１電極１４２の直径Ｗ３が２４μｍより小さい場合、第１導電型半導体層１２２に注入される電流が充分でなく、５０μｍより大きい場合、第１導電型半導体層１２２の面積に配置される複数個の第１電極１４２の数が充分でないこともあり得るため、電流の分散特性において不利となり得る。
【００５５】
リセス１２８の直径Ｗ１は３８μｍ以上６０μｍ以下であり得る。リセス１２８の直径Ｗ１は、第２導電型半導体層１２６の下部に配置されてリセスで最も広い面積と定義することができる。
【００５６】
リセス１２８の直径Ｗ１が３８μｍより小さい場合、リセス１２８の内部に配置される第１電極１４２の形成において工程マージンの確保が難しく、６０μｍより大きいと除去される第１電極１４２に隣接した発光層１２４のボリュームが増加するため発光効率が低下され得る。
【００５７】
リセス１２８の上面１４３の直径Ｗ２は３０μｍ以上５８μｍ以下であり得る。
【００５８】
例示的にリセス１２８の直径Ｗ１は５６μｍであり、上面の直径Ｗ２は５４μｍであり得る。リセス１２８の傾斜角度θ５は７０度〜９０度であり得る。このような面積範囲を満足する場合、上面に第１電極１４２を形成するのに有利であり得、多い個数のリセス１２８を形成することができる。
【００５９】
傾斜角度θ５が７０度より小さいと、除去される発光層１２４のボリュームが増加する問題があるため、発光効率が低下され得る。リセス１２８の傾斜角度θ５を利用して第１電極１４２と第２電極２４６の面積を調節することができる。
【００６０】
第１電極１４２の厚さｄ２は第１絶縁層１３１の厚さｄ３より薄くてもよく、第１絶縁層１３１と０μｍ〜４μｍの離隔距離ｄ４を有することができる。
【００６１】
第１電極１４２の厚さｄ２が第１絶縁層１３１の厚さｄ３より薄い場合、第１導電層１６５を配置する時に発生するステップカバレッジ特性の低下による剥離およびクラックなどの問題点を解決することができる。また、第１絶縁層１３１と離隔距離ｄ４を有することによって第２絶縁層１３２のギャップフィル（Ｇａｐ−ｆｉｌ）特性が向上され得る。
【００６２】
第１電極１４２と第１絶縁層１３１の離隔距離ｄ４は０μｍ〜４μｍであり得る。
【００６３】
第１電極１４２と第１絶縁層１３１の離隔距離ｄ４が４μｍより大きい場合、リセス１２８の上面に配置される第１絶縁層１３１の幅が減るため工程マージンの確保が難しいため信頼性が低下され得る。また、第１電極１４２の幅Ｗ３が減って動作電圧特性が低下され得る。リセス１２８の上面１４３は第１絶縁層１３１と第１導電型半導体層１２２が接する第１領域ｄ５、第２絶縁層１３２と第１導電型半導体層１２２が接する第２領域ｄ４、および第１電極層１４２と第１導電型半導体層１２２が接する第３領域ｄ６を含むことができる。第３領域ｄ６は第１電極１４２の幅Ｗと同じであり得る。
【００６４】
第１絶縁層１４２と第２絶縁層１３２が同じ物質で構成される場合、第１絶縁層１４２と第２絶縁層１３２は物理的および／または化学的結合によって区分されないこともある。この場合、第１領域ｄ５の幅と第２領域ｄ４の幅の和を第１領域ｄ５の幅や第２領域ｄ４の幅と定義してもよい。
【００６５】
第１領域ｄ５の幅が広くなると第３領域ｄ６が狭くなり、第１領域ｄ５の幅が広くなると第３領域ｄ６が広くなり得る。
【００６６】
第１領域ｄ５の幅は１１μｍ〜２８μｍであり得る。１１μｍより小さいと、工程マージンの確保が難しいため素子の信頼性が低下され得、２８μｍより大きいと第１電極層１４２の幅Ｗ３が減るため電気的特性が低下され得る。
【００６７】
第３領域ｄ６の幅は第１領域ｄ５の幅と第２領域ｄ４の幅を調節して決定することができる。素子全体に電流の分布を均一にし、電流の注入を最適化するためにリセス１２８の幅を前記範囲内で自由に設計することができる。
【００６８】
また、リセス１２８の広さは第１領域ｄ５、第２領域ｄ４、および第３領域ｄ６の幅を調節して決定することができる。リセス１２８の面積が大きくなる場合、第２電極２４６が配置され得る面積が減る。これを通じて第１電極１４２と第２電極２４６の比率を決定することができ、電子と正孔の密度（ｄｅｎｓｉｔｙ）を整合させて電流密度を最適化するためにリセス１２８の幅を前記範囲内で自由に設計することができる。
【００６９】
第２電極２４６の厚さは第１絶縁層１３１の厚さより薄くてもよい。
【００７０】
第２電極２４６は第１絶縁層１３１と１μｍ〜４μｍの第１離隔距離Ｓ２を有することができる、１μｍ未満の離隔距離を有する場合、工程マージンの確保が難しいため信頼性が低下され得る。４μｍより離隔距離が長い場合、第２電極２４６が配置される面積が狭くなって動作電圧が上昇する問題点が発生し得る。
【００７１】
第２導電層１５０は第２電極２４６を覆うことができる。したがって、第２電極パッド１６６と、第２導電層１５０、および第２電極２４６は一つの電気的チャネルを形成することができる。
【００７２】
第２導電層１５０は第２電極２４６を完全に包み込み、第１絶縁層１３１の側面と上面に接することができる。第２導電層１５０は第１絶縁層１３１との接着力がよい物質からなり、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどの物質で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金で構成され得、単一層あるいは複数の層からなり得る。
【００７３】
第２導電層１５０が第１絶縁層１３１の側面と上面と接する場合、第２電極２４６の熱的、電気的信頼性を向上させることができる。また、第１絶縁層１３１と第２電極２４６の間に放出される光を上部に反射する反射機能を有することができる。
【００７４】
第２導電層１５０は第１絶縁層１３１と第２電極２４６の間の第２離隔距離に配置され得る。第２導電層１５０は第２離隔距離で第２電極２４６の側面と上面および第１絶縁層１３１の側面と上面に接することができる。
【００７５】
また、第２離隔距離内で第２導電層１５０と第２導電性半導体層１２６が接してショットキー接合が形成される領域が配置され得、ショットキー接合を形成することによって電流の分散が容易となり得る。
【００７６】
第２絶縁層１３２は第２電極２４６、第２導電層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させる。第１導電層１６５は第２絶縁層１３２に形成されたリセスの内部に延びて第１電極１４２と電気的に連結され得る。
【００７７】
第１絶縁層１３１の厚さは第２絶縁層１３２の厚さより小さくてもよい。例示的に第１絶縁層１３１の厚さは３０００オングストローム〜７０００オングストロームであり得る。３０００オングストロームより薄い場合、電気的信頼性が低下され得、７０００オングストロームより厚いと第２導電層１５０が第１絶縁層１３１の上部と側面に配置される時、第２導電層１５０のステップカバレッジ特性が悪いため剥離やクラックを誘発する恐れがある。剥離やクラックを誘発する場合、電気的信頼性が低下したり光抽出効率が低下する問題点を引き起こす恐れがある。
【００７８】
第２絶縁層１３２の厚さは４０００オングストローム〜１００００オングストロームであり得る。４０００オングストロームより薄い場合、素子の動作時電気的信頼性が低下され得、１００００オングストロームより厚い場合、工程時に素子に加えられる圧力や熱的ストレスによって信頼性が低下され得、工程時間が長くなって素子の単価が高くなる問題を引き起こす恐れがある。第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の厚さはこれに限定されない。
【００７９】
第１導電型半導体層１２２は第１導電型半導体層１２２はＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第１導電型半導体層１２２に第１ドーパントがドーピングされ得る。第１導電型半導体層１２２は、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）の組成式を有する半導体材料、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどから選択され得る。そして、第１ドーパントはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅのようなｎ型ドーパントであり得る。第１ドーパントがｎ型ドーパントである場合、第１ドーパントがドーピングされた第１導電型半導体層１２２はｎ型半導体層であり得る。
【００８０】
第１導電型半導体層１２２はＡｌの組成が相対的に低い低抵抗層１２２ａとＡｌの組成が相対的に高い高抵抗層１２２ｂを有することができる。高抵抗層１２２ｂはＡｌの組成が６０％〜７０％であり得、低抵抗層１２２ａはＡｌの組成が４０％〜５０％であり得る。低抵抗層１２２ａは活性層１２４と隣接して配置される。
【００８１】
第１電極１４２は低抵抗層１２２ａの内部に配置され得る。すなわち、リセス１２８は低抵抗層１２２ａに形成されることが好ましい。高抵抗層１２２ｂはＡｌの組成が高く電流拡散特性が相対的に低いためである。したがって、リセス１２８の内部で第１電極１４２が低抵抗層１２２ａと接してオーミックを形成することができ、高抵抗層１２２ｂに発光する光は高抵抗層１２２ｂで吸収されないため発光効率が向上され得る。
【００８２】
活性層１２４は、第１導電型半導体層１２２を通じて注入される電子（または正孔）と第２導電型半導体層１２６を通じて注入される正孔（または電子）とが会う層である。活性層１２４は電子と正孔が再結合するにつれて低いエネルギー準位に遷移し、それに相応する波長を有する光を生成することができる。
【００８３】
活性層１２４は単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ；ＭＱＷ）構造、量子ドット構造または量子細線構造のうちいずれか一つの構造を有することができ、活性層１２４の構造はこれに限定されない。活性層はＡｌを含むことができる。
【００８４】
第２導電型半導体層１２６は活性層１２４上に形成され、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第２導電型半導体層１２６に第２ドーパントがドーピングされ得る。第２導電型半導体層１２６は、Ｉｎｘ５Ａｌｙ２Ｇａ１−ｘ５−ｙ２Ｎ（０≦ｘ５≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｘ５＋ｙ２≦１）の組成式を有する半導体物質またはＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰから選択された物質で形成され得る。第２ドーパントがＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントである場合、第２ドーパントがドーピングされた第２導電型半導体層１２６はｐ型半導体層であり得る。
【００８５】
第２導電型半導体層１２６がＡｌＧａＮである場合、低い電気電導度によって正孔の注入が円滑でないこともある。したがって、相対的に電気電導度が優秀であり、第２導電型半導体層１２６のような極性のＧａＮを第２導電型半導体層１２６の底面に配置してもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、後述するように、第２電極と接触する第２導電型半導体層１２６の表面層はＡｌＧａＮでもよい。
【００８６】
再び図１を参照すると、第２導電層１５０は第２電極２４６と第２電極パッド１６６を電気的に連結することができる。
【００８７】
第２導電層１５０は、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどの物質で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金で構成され得、単一層あるいは複数の層からなり得る。
【００８８】
発光構造物１２０の下部面とリセス１２８の形状に沿って第１導電層１６５と接合層１６０が配置され得る。第１導電層１６５は反射率が優秀な物質からなり得る。例示的に第１導電層１６５はアルミニウムを含むことができる。電極層１６５がアルミニウムを含む場合、活性層１２４から基板１７０方向に放出される光を上部反射する役割をして光抽出効率を向上させることができる。
【００８９】
接合層１６０は導電性材料を含むことができる。例示的に接合層１６０は金、錫、インジウム、アルミニウム、シリコン、銀、ニッケル、および銅で構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
【００９０】
基板１７０は導電性物質からなり得る。例示的に基板１７０は金属または半導体物質を含むことができる。基板１７０は電気伝導度および／または熱電導度が優秀な金属であり得る。この場合、半導体素子の動作時に発生する熱を迅速に外部に放出することができる。
【００９１】
基板１７０はシリコン、モリブデン、シリコン、タングステン、銅およびアルミニウムで構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
【００９２】
第２電極パッド１６６は導電性物質からなり得る。第２電極パッド１６６は単層または多層構造を有することができ、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）および金（Ａｕ）を含むことができる。例示的に第２電極パッド１６６はＴｉ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕの構造を有することができる。
【００９３】
発光構造物１２０の上面と側面にはパッシベーション層１８０が配置され得る。パッシベーション層１８０の厚さは２０００オングストローム〜５０００オングストロームであり得る。２０００オングストロームより小さい場合、素子を外部の水分や異物から保護するのに充分でないため素子の電気的、光学的信頼性を低下させ得、５０００オングストロームより厚い場合、素子に加えられるストレスが大きくなるため光学的、電気的信頼性を低下させたり、工程時間が長くなることによって素子の単価が高くなる問題点を引き起こす恐れがある。
【００９４】
発光構造物１２０の上面には凹凸が形成され得る。このような凹凸は発光構造物１２０から出射する光の抽出効率を向上させることができる。凹凸は紫外線波長により平均高さが異なり得、ＵＶ−Ｃの場合、３００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の高さを有し、平均５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の高さを有する時に光抽出効率が向上され得る。
【００９５】
図３は本発明の第１実施例に係る半導体素子の平面図、図４は本発明の第２実施例に係る半導体素子の平面図、図５は本発明の第３実施例に係る半導体素子の平面図、図６は第１〜第３実施例に係る半導体素子の光出力を測定したグラフ、図７は第１〜第３実施例に係る半導体素子の動作電圧を測定したグラフである。
【００９６】
図３を参照すると、Ａｌの組成が高くなると電流の分散特性が低下され得る。したがって、それぞれの第１電極１４２周辺の地点にのみ電流が分散し、距離が遠い地点では電流密度が急激に低くなり得る。したがって、有効発光領域Ｐ２が狭くなり得る。有効発光領域Ｐ２は、電流密度が最も高い第１電極１４２周辺の地点での電流密度を基準として電流密度が４０％以下である境界地点までの領域と定義することができる。例えば、リセス１２８の中心から５μｍ〜４０μｍ離れた距離を境界地点と定義することができる。しかし、注入電流のレベル、Ａｌの組成により可変的であり得る。
【００９７】
特に、隣り合った第１電極１４２の間である低電流密度領域Ｐ３は電流密度が低いため発光にほとんど寄与できないこともある。したがって、実施例は電流密度が低い低電流密度領域Ｐ３に第１電極１４２をさらに配置して光出力を向上させることができる。
【００９８】
例示的に図３と比べて図４の場合、低電流密度領域Ｐ３の面積が減ったことを確認することができる。また、図５の場合、図４と比べて低電流密度領域Ｐ３の面積がさらに減ったことを確認することができる。
【００９９】
一般的にＧａＮ半導体層の場合、相対的に電流の分散特性が優秀であるため、リセスおよび第１電極の面積を最小化することが好ましい。リセスと第１電極の面積が大きくなるほど活性層の面積が小さくなるためである。しかし、実施例の場合Ａｌの組成が高くて電流拡散特性が相対的に劣るため、活性層の面積を犠牲にしてでも第１電極の個数を増加させることが好ましい。
【０１００】
チップの全体サイズを基準として、リセスの直径Ｗ１の比率は１：０．０３８〜１：０．０６０であり得る。１：０．０３８より小さい場合、リセス１２８の内部に配置される第１電極１４２の形成において工程マージンの確保が難しく、１：０．０６０より大きいと除去される第１電極１４２に隣接した発光層１２４のボリュームが増加するため発光効率が低下され得る。例示的にチップのサイズは１０００μｍであり得るがこれに限定されない。
【０１０１】
また、チップの全体サイズを基準として第１電極の直径Ｗ３の比率は１：０．０２４〜１：０．０５０であり得る。１：０．０２４より小さい場合、第１導電型半導体層１２２に注入される電流が充分でなく、１：０．０５０より大きい場合、第１導電型半導体層１２２の面積に配置される複数個の第１電極１４２の数が充分でないこともあり得るため、電流の分散特性において不利となり得る。
【０１０２】
図６を参照すると、リセス１２８の個数が１４個である第１実施例の光出力１００％を基準として、リセス１２８の個数が３１個である第２実施例は光出力が１１４．７％向上したことを確認することができる。また、リセスの個数が４４個となると光出力は１４０．１％向上することを確認することができる。すなわち、活性層の全体の面積は減ったが、発光に参加する活性層の面積は増加したことが分かる。
【０１０３】
図７を参照すると、リセス１２８の個数が１４個である第１実施例の動作電圧１００％を基準として、リセス１２８の個数が３１個である第２実施例は動作電圧が８７％で低くなったことを確認することができる。また、リセスの個数が４４個となると動作電圧は７８％でさらに低くなることを確認することができる。すなわち、第１電極の総面積が大きくなって電流の分散特性が向上することによって動作電圧が低くなったことを確認することができる。
【０１０４】
図８は本発明の第４実施例に係る半導体素子の平面図、図９は本発明の第５実施例に係る半導体素子の平面図、図１０は本発明の第６実施例に係る半導体素子の平面図、図１１は本発明の第７実施例に係る半導体素子の平面図、図１２は第４〜第７実施例に係る半導体素子の光出力を測定したグラフ、図１３は第４〜第７実施例に係る半導体素子の動作電圧を測定したグラフである。
【０１０５】
図８を参照すると、リセス１２８の個数が４８個である場合には、リセス１２８を横縦方向に一直線に配置することができず、ジグザグに配置している。この場合、低電流密度領域Ｐ３の面積はさらに狭くなったことを確認することができる。
【０１０６】
図９〜図１１を参照すると、リセス１２８の個数が６２個を越えてからは有効発光領域Ｐ２が重なることを確認することができる。したがって、活性層はほとんど発光に参加することができる。
【０１０７】
複数個の第１電極１４２が第１導電型半導体層１２２と接触する第１面積は発光構造物１２０の水平方向最大断面積の７．４％以上２０％以下、または１０％以上２０％以下であり得る。第１面積はそれぞれの第１電極１４２が第１導電型半導体層１２２と接触する総面積であり得る。
【０１０８】
複数個の第１電極１４２の第１面積が７．４％未満である場合には、十分な電流拡散特性を有することができないため光出力が減少し、２０％を超過する場合には活性層および第２電極の面積が過度に減少して動作電圧が上昇し光出力が減少する問題がある。
【０１０９】
また、複数個のリセス１２８の総面積は発光構造物１２０の水平方向最大断面積の１３％以上３０％以下であり得る。リセス１２８の総面積が前記条件を満足しないと、第１電極１４２の総面積を７．４％以上２０％以下に制御し難い。また、動作電圧が上昇し光出力が減少する問題がある。
【０１１０】
第２電極２４６が第２導電型半導体層１２６と接触する第２面積は発光構造物１２０の水平方向最大断面積の３５％以上７０％以下であり得る。第２面積は第２電極２４６が第２導電型半導体層１２６と接触する総面積であり得る。
【０１１１】
第２面積が３５％未満である場合には第２電極の面積が小さくなって動作電圧が上昇し、正孔の注入効率が低下する問題がある。第２面積が７０％を超過する場合には第１面積を効果的に広げることができないため電子の注入効率が低下する問題がある。
【０１１２】
すなわち、第１面積と第２面積は反比例関係を有する。第１電極の個数を増やすためにリセスの個数を増やす場合、第２電極の面積が減少することになる。光出力を高めるためには電子と正孔の分散特性が均衡を保たなければならない。したがって、第１面積と第２面積の適正な比率を定めることが重要である。
【０１１３】
図１２を参照すると、リセス１２８の個数が４８個である第４実施例の光出力１００％を基準として、リセス１２８の個数が増加するほど光出力は向上することを確認することができる。また、図１３を参照すると、リセス１２８の個数が４８個である第４実施例の動作電圧１００％を基準としてリセス１２８の個数が増加するほど動作電圧が低くなることを確認することができる。
【０１１４】
下記の表１は実施例１〜７の発光構造物の面積、ｐ−オーミック電極の面積（第２面積）、リセスの面積、ｎ−オーミック電極の面積（第１面積）、およびリセスの個数を測定した。
【０１１５】
発光構造物の水平方向最大面積は発光構造物の面積とリセス面積を合算した面積であり得る。すなわち、発光構造物の水平方向最大面積（発光構造物とリセス面積の和）は１００％であり、各面積は発光構造物の水平方向最大面積を基準として計算された値であり得る。
【０１１６】
発光構造物の面積は発光構造物の最大面積からリセス面積を除いた面積であり得る。すなわち、リセス面積が増加するほど発光構造物の面積は減少することになる。
【０１１７】
リセス面積はリセスが占める総面積の比率である。
【０１１８】
ｐ−オーミック電極の面積はリセスの個数が多くなるほど減少する第２電極の面積比率である。
【０１１９】
ｎ−オーミック電極面積はリセス１２８の個数が多くなるほど増加する第１電極の面積比率である。
【０１２０】
【表１】
2019519935.tif 000003
【０１２１】
実施例１〜７を参照すると、リセス１２８の個数が多くなるほど発光構造物の面積と第２電極（ｐ−オーミック電極）の面積は縮小し、リセス１２８の総面積および第１電極（ｎ−オーミック電極）の面積は次第に増加することを確認することができる。
【０１２２】
複数個の第１電極が第１導電型半導体層に接触する第１面積と第２電極が第２導電型半導体層に接触する第２面積の比（第１面積：第２面積）は１：３〜１：１０であり得る。
【０１２３】
面積比が１：１０より大きくなる場合には第１面積が相対的に小さいため電流の分散特性が低下され得る。例示的に実施例１の場合、第１面積が約１．８％しかないため電流の注入効率が低下され得る。その結果、第１電極の隣接領域でのみ発光するようになる。
【０１２４】
実施例１〜７はチップサイズ、リセスおよび第１電極の大きさを同一に制御した。例示的にリセス１２８の直径は５６μｍであり得、第１電極の直径は４２μｍであり得る。リセスおよび第１電極の個数が多くなるほど第１面積は大きくなって第２面積は小さくなることになる。
【０１２５】
図１４は本発明の第８実施例に係る半導体素子の平面図、図１５は本発明の第９実施例に係る半導体素子の平面図、図１６は本発明の第１０実施例に係る半導体素子の平面図、図１７は本発明の第１１実施例に係る半導体素子の平面図、図１８は本発明の第１２実施例に係る半導体素子の平面図、図１９は第９〜第１２実施例に係る半導体素子の光出力を測定したグラフ、図２０は第９〜第１２実施例に係る半導体素子の動作電圧を測定したグラフである。
【０１２６】
図１６を参照すると、リセス１２８の個数を１８１個に増加させるためにリセス１２８の直径を減少させた。例示的にリセス１２８の直径Ｗ１２は３８μｍであり得、第１電極の直径Ｗ３２は２４μｍであり得る。
【０１２７】
また、図１８を参照すると、リセス１２８の個数を２３６個に増加させるためにリセス１２８の直径をさらに減少させた。例示的にリセス１２８の直径Ｗ１３は３２μｍであり得、第１電極の直径Ｗ３３は２０μｍであり得る。
【０１２８】
図１９を参照すると、第９実施例の光出力１００％を基準としてリセス１２８の個数が１８１個と２０８個に増加すると、光出力が微細に増加することを確認することができる。しかし、リセス１２８の個数が２３６個に増加すると、かえって光出力が減少することを確認することができる。
【０１２９】
図２０を参照すると、第９実施例の動作電圧を基準としてリセス１２８の個数が１８１個および２３６個に増加させた場合には、かえって動作電圧が上昇したことを確認することができる。
【０１３０】
下記の表２は実施例８〜１２の発光構造物面積、ｐ−オーミック電極の面積比率、リセスの総面積比率、ｎ−オーミック電極の総面積、およびリセスの個数を測定した表である。
【０１３１】
表１で定義した通り、発光構造物の水平方向最大面積は発光構造物の面積とリセス面積を合算した面積であり得る。すなわち、発光構造物の水平方向最大面積（発光構造物とリセス面積の和）は１００％であり、それぞれの面積は発光構造物の水平方向最大面積を基準として計算された値であり得る。
【０１３２】
【表２】
2019519935.tif 000004
【０１３３】
表２を参照すると、実施例１０〜１２はリセス１２８の個数が増加したにもかかわらず、リセス１２８の総面積と第１電極の総面積はかえって減少したことを確認することができる。
【０１３４】
すなわち、リセス１２８と第１電極１４２の直径を減らして多い個数を配置しても第１面積と第２面積の比を１：３未満に制御し難いことを確認することができる。
【０１３５】
表１および表２を総合すると、複数個の第１電極が第１導電型半導体層に接触する第１面積と第２電極が第２導電型半導体層に接触する第２面積の比（第１面積：第２面積）が１：３〜１：１０である場合、リセスの個数あるいは面積を最適化させて製作が容易でありながらも光出力を効果的に高めることができる。また、動作電圧を効果的に下げることができる。
【０１３６】
第１面積と第２面積の比は多様な方法によって制御することができる。例示的に、リセスの個数あるいは面積を増やす場合、第１面積は増加し第２面積は減少し得る。
【０１３７】
しかし、必ずしもこれに限定されず、多様な因子を制御して第１面積と第２面積の比を調節することもできる。
【０１３８】
例示的に図２のように、リセスの上面に配置される第１絶縁層の幅ｄ５を制御して第１電極の面積を制御することもでき、第２導電型半導体層１２６の下部に延びた第１絶縁層１３１と第２電極２４６の隔離距離を制御して第２電極の面積を制御することもできる。
【０１３９】
実施例９〜１１のように、第２導電型半導体層上に形成された複数個のリセスの総面積を発光構造物の水平方向最大断面積の２０％以上３０％以下に制御する場合、光出力を効果的に高め、動作電圧を低くすることができる。
【０１４０】
複数個のリセス間の間隔は９．０μｍ以上または１３．５μｍ以上であり得る。測定の結果、第８実施例の場合、第２電極間の間隔（リセス間の間隔）は５６μｍであり、第９実施例の場合、１９μｍであり、第１０実施例の場合、１３．５μｍであり、第１１実施例の場合、９．０μｍであり、第１２実施例の場合、８．５μｍであった。第１０〜第１２実施例の場合、活性層の面積は減少するものの、第２電極間の間隔だけ近くなって光出力が低下し動作電圧が上昇する問題がある。
【０１４１】
図２１は本発明の実施例に係る発光構造物の概念図、図２２は図２１のアルミニウム組成を測定したグラフである。
【０１４２】
本発明の実施例に係る発光構造物１２０は紫外線波長帯の光を出力することができる。例示的に発光構造物は近紫外線波長帯の光ＵＶ−Ａを出力することもでき、遠紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｂを出力することもでき、深紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｃを出力することもできる。波長範囲は発光構造物１２０のＡｌの組成比によって決定され得る。
【０１４３】
例示的に、近紫外線波長帯の光ＵＶ−Ａは３２０ｎｍ〜４２０ｎｍ範囲の波長を有することができ、遠紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｂは２８０ｎｍ〜３２０ｎｍ範囲の波長を有することができ、深紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｃは１００ｎｍ〜２８０ｎｍ範囲の波長を有することができる。
【０１４４】
図２１を参照すると、実施例に係る半導体素子は第１導電型半導体層１２４、第２導電型半導体層１２７、および第１導電型半導体層１２４と第２導電型半導体層１２７の間に配置される活性層１２６を含む発光構造物１２０を含む。
【０１４５】
第１導電型半導体層１２４はＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第１ドーパントがドーピングされ得る。第１導電型半導体層１２４は、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）の組成式を有する半導体材料、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどから選択され得る。そして、第１ドーパントはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅのようなｎ型ドーパントであり得る。第１ドーパントがｎ型ドーパントである場合、第１ドーパントがドーピングされた第１導電型半導体層１２４はｎ型半導体層であり得る。
【０１４６】
活性層１２６は第１導電型半導体層１２４と第２導電型半導体層１２７の間に配置される。活性層１２６は第１導電型半導体層１２４を通じて注入される電子（または正孔）と第２導電型半導体層１２７を通じて注入される正孔（または電子）とが会う層である。活性層１２６は電子と正孔が再結合するにつれて低いエネルギー準位に遷移し、紫外線波長を有する光を生成することができる。
【０１４７】
活性層１２６は単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔμｍ  Ｗｅｌｌ；ＭＱＷ）構造、量子ドット構造または量子細線構造のうちいずれか一つの構造を有することができ、活性層１２６の構造はこれに限定されない。
【０１４８】
第２導電型半導体層１２７は活性層１２６上に形成され、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第２導電型半導体層１２７に第２ドーパントがドーピングされ得る。第２導電型半導体層１２７はＩｎｘ５Ａｌｙ２Ｇａ１−ｘ５−ｙ２Ｎ（０≦ｘ５≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｘ５＋ｙ２≦１）の組成式を有する半導体物質またはＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰから選択された物質で形成され得る。第２ドーパントがＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントである場合、第２ドーパントがドーピングされた第２導電型半導体層１２７はｐ型半導体層であり得る。
【０１４９】
第２導電型半導体層１２７はアルミニウム組成が高い第２−１導電型半導体層１２７ａとアルミニウム組成が相対的に低い第２−２導電型半導体層１２７ｂを含むことができる。
【０１５０】
第２電極２４６は第２−２導電型半導体層１２７ｂとオーミック接触することができる。第２電極２４６は相対的に紫外線光の吸収が少ない透明電極を含むことができる。例示的に第２電極２４６はＩＴＯであり得るが必ずしもこれに限定されない。
【０１５１】
第２導電層１５０は第２導電型半導体層１２７に電流を注入することができる。また、第２導電層１５０は活性層１２６から出射する光を反射することができる。
【０１５２】
実施例によると、第２電極２４６は紫外線光の波長が有するエネルギーより高いバンドギャップを有する半導体層（例：Ｐ−ＡｌＧａＮ）に直接接触することができる。既存にはオーミックのためにバンドギャップが小さいＧａＮ層に第２電極２４６を配置しており、紫外線光がほとんどのＧａＮ層に吸収される問題がある。しかし、実施例の第２電極２４６はＰ−ＡｌＧａＮに直接オーミック接触するためほとんどの光は第２導電型半導体層１２７を透過することができる。
【０１５３】
しかし、大多数の第２電極は紫外線光を吸収する問題がある。したがって、第２電極によるオーミック接触は維持しつつ光抽出効率を改善する必要がある。
【０１５４】
図２２を参照すると、活性層１２６と第２導電型半導体層１２７の間には電子遮断層１２９が配置され得る。電子遮断層１２９は第１導電型半導体層１２４から供給された電子が第２導電型半導体層１２７に抜け出る流れを遮断することによって、活性層１２６内で電子と正孔が再結合する確率を高めることができる。電子遮断層１２９のエネルギーバンドギャップは活性層１２６および／または第２導電型半導体層１２７のエネルギーバンドギャップより大きくてもよい。
【０１５５】
電子遮断層１２９は、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）の組成式を有する半導体材料、例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどから選択され得るがこれに限定されない。電子遮断層１２９はアルミニウム組成が高い第１層１２９ｂとアルミニウム組成が低い第２層１２９ａとが交互に配置され得る。
【０１５６】
第１導電型半導体層１２４、障壁層１２６ｂおよび井戸層１２６ａを含む活性層１２６、第２−１導電型半導体層１２７ａ、および第２−２導電型半導体層１２７ｂはすべてアルミニウムを含むことができる。したがって、第１導電型半導体層１２４、障壁層１２６ｂ、井戸層１２６ａ、第２−１導電型半導体層１２７ａ、および第２−２導電型半導体層１２７ｂはＡｌＧａＮであり得る。しかし、必ずしもこれに限定されない。
【０１５７】
第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さは１０ｎｍより大きく、２００ｎｍより小さくてもよい。第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さが１０ｎｍより小さい場合、水平方向に抵抗が増加して電流の注入効率が低下され得る。また、第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さが２００ｎｍより大きい場合、垂直方向に抵抗が増加して電流の注入効率が低下され得る。
【０１５８】
第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は井戸層１２６ａのアルミニウム組成より高くてもよい。紫外線光を生成するために井戸層１２６ａのアルミニウム組成は約３０％〜５０％であり得る。もし、第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成が井戸層１２６ａのアルミニウム組成より低い場合、第２−１導電型半導体層１２７ａが光を吸収するため光抽出効率が低下され得る。
【０１５９】
第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は４０％より大きく、８０％より小さくてもよい。第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は４０％より小さい場合、光を吸収する問題があり、８０％より大きい場合には電流の注入効率が低下する問題がある。例示的に、井戸層１２６ａのアルミニウム組成が３０％である場合、第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は４０％であり得る。
【０１６０】
第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成は複数個の井戸層１２６ａのうち、アルミニウム組成が最も低い層のアルミニウム組成より低くてもよい。第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成が井戸層１２６ａのアルミニウム組成より高い場合、第２電極と第２−２導電型半導体層１２７ｂの間の抵抗が高くなって十分な電流の注入が困難であり得る。
【０１６１】
第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成は１％より大きく、５０％より小さくてもよい。５０％より大きい場合、ｐオーミック電極と十分なオーミックが行われないことがあり、組成が１％より小さい場合、ほとんどＧａＮ組成に近くなって光を吸収する問題がある。
【０１６２】
第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さは１ｎｍより大きく、３０ｎｍより小さくてもよい。前述した通り第２−２導電型半導体層１２７ｂはオーミックのためにアルミニウムの組成が低いので紫外線光を吸収することができる。したがって、できるだけ第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さを薄く制御することが光出力の観点で有利であり得る。
【０１６３】
第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さが１ｎｍ以下に制御される場合、過度に薄いため一部の区間は第２−２導電型半導体層１２７ｂが配置されないことがあり、第２−１導電型半導体層１２７ａが発光構造物１２０の外部に露出する領域が発生し得る。したがって、一つの層を構成することが困難であり得、第２−２導電型半導体層１２７ｂの役割を遂行することが困難であり得る。また、厚さが３０ｎｍより大きい場合、吸収する光量が過度に大きくなるため光出力効率が減少する可能性がある。
【０１６４】
第２−２導電型半導体層１２７ｂは第２−３導電型半導体層１２７ｃと第２−４導電型半導体層１２７ｄを含むことができる。第２−３導電型半導体層１２７ｃはｐ−オーミック電極と接触する表面層であり得、第２−４導電型半導体層１２７ｄはアルミニウムの組成を調節する層であり得る。
【０１６５】
第２−４導電型半導体層１２７ｄは相対的に高いアルミニウム含量を含む第２−１導電型半導体層１２７ａと相対的に低いアルミニウム含量を含む第２−３導電型半導体層１２７ｃの間に配置され得る。したがって、アルミニウム含量が急激に変化して結晶性が悪化する問題を防止することができる。
【０１６６】
第２−３導電型半導体層１２７ｃはアルミニウム組成が１％より大きく、２０％より小さくてもよい。またはアルミニウム組成が１％より大きく、１０％より小さくてもよい。
【０１６７】
アルミニウム組成が１％より低い場合、第２−３導電型半導体層１２７ｃで光吸収率が過度に高くなる問題があり得、アルミニウム組成が２０％より高い場合、第２電極（ｐ−オーミック電極）の接触抵抗が高くなって電流の注入効率が低下する問題点があり得る。
【０１６８】
しかし、必ずしもこれに限定されず、第２−３導電型半導体層１２７ｃのアルミニウム組成は電流の注入特性と光吸収率を考慮して調節されてもよい。または製品で要求される光出力に応じて調節してもよい。
【０１６９】
例えば、電流の注入効率特性が光吸収率より重要な場合、アルミニウムの組成比を１％〜１０％に調節することができる。光出力特性が電気的特性より重要な製品の場合、第２−３導電型半導体層１２７ｃのアルミニウム組成比を１％〜２０％に調節することもできる。
【０１７０】
第２−３導電型半導体層１２７ｃのアルミニウム組成比が１％より大きく、２０％より小さい場合、第２−３導電型半導体層１２７ｃと第２電極の間の抵抗が減少するため動作電圧が低くなり得る。したがって、電気的特性が向上され得る。第２−３導電型半導体層１２７ｃの厚さは１ｎｍより大きく、１０ｎｍより小さく形成され得る。したがって、光吸収問題を改善することができる。
【０１７１】
第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さは第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さより小さくてもよい。第２−１導電型半導体層１２７ａと第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さ比は１．５：１〜２０：１であり得る。厚さ比が１．５：１より小さい場合、第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さが過度に薄くなって電流の注入効率が減少する可能性がある。また、厚さ比が２０：１より大きい場合、第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さが過度に薄くなってオーミック信頼性が低下され得る。
【０１７２】
第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は活性層１２６から遠ざかるほど小さくなり得る。また、第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成は活性層１２６から遠ざかるほど小さくなり得る。したがって、第２−３導電型半導体層１２７ｃのアルミニウム組成は１％〜１０％を満足することができる。
【０１７３】
しかし、必ずしもこれに限定されず、第２−１導電型半導体層１２７ａと第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成は連続的に減少するのではなく一定の区間において減少のない区間を含むこともできる。
【０１７４】
この時、第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム減少幅は第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム減少幅より大きくてもよい。すなわち、第２−２導電型半導体層１２７ｂのＡｌ組成比の厚さ方向に対する変化率は第２−１導電型半導体層１２７ａのＡｌ組成比の厚さ方向に対する変化率より大きくてもよい。ここで厚さ方向は第１導電型半導体層１２４から第２導電型半導体層１２７に向かう方向または第２導電型半導体層１２７から第１導電型半導体層１２４に向かう方向であり得る。
【０１７５】
第２−１導電型半導体層１２７ａは厚さは第２−２導電型半導体層１２７ｂより厚い反面、アルミニウム組成は井戸層１２６ａより高くなければならないため減少幅が相対的に緩やかであり得る。
【０１７６】
しかし、第２−２導電型半導体層１２７ｂは厚さが薄くてアルミニウム組成の変化幅が大きいため、アルミニウム組成の減少幅が相対的に大きくてもよい。
【０１７７】
図２３ａおよび図２３ｂはリセスの個数の変化につれて光出力が向上する構成を説明するための図面である。
【０１７８】
発光構造物１２０はアルミニウム組成が高くなると発光構造物１２０内で電流の分散特性が低下され得る。また、活性層はＧａＮ基板の青色発光素子と比べて側面に放出する光量が増加することになる（ＴＭモード）。このようなＴＭモードは紫外線半導体素子で主に発生し得る。
【０１７９】
紫外線半導体素子は青色ＧａＮ半導体素子と比べて電流の分散特性が劣る。したがって、紫外線半導体素子は青色ＧａＮ半導体素子と比べて相対的に多くの第１電極１４２を配置する必要がある。
【０１８０】
アルミニウムの組成が高くなると電流の分散特性が悪化し得る。図２３ａを参照すると、それぞれの第１電極１４２周辺の地点でのみ電流が分散し、距離が遠い地点では電流密度が急激に低くなり得る。したがって、有効発光領域Ｐ２が狭くなり得る。
【０１８１】
有効発光領域Ｐ２は電流密度が最も高い第１電極１４２の中心での電流密度を基準として電流密度が４０％以下である境界地点までの領域と定義することができる。例えば、有効発光領域Ｐ２はリセス１２８の中心から４０μｍ以内の範囲で注入電流のレベル、Ａｌの組成により調節され得る。
【０１８２】
低電流密度領域Ｐ３は電流密度が低いため発光にほとんど寄与できないこともある。したがって、実施例は電流密度が低い低電流密度領域Ｐ３に第１電極１４２をさらに配置したり反射構造を利用して光出力を向上させることができる。
【０１８３】
一般的に青色光を放出するＧａＮ基板の半導体素子の場合、相対的に電流の分散特性が優秀であるのでリセス１２８および第１電極１４２の面積を最小化することが好ましい。リセス１２８と第１電極１４２の面積が大きくなるほど活性層１２６の面積が小さくなるためである。しかし、実施例の場合、アルミニウムの組成が高くて電流の分散特性が相対的に劣るため、活性層１２６の面積を犠牲にしてでも第１電極１４２の個数を増加させて低電流密度領域Ｐ３を減らすか、または低電流密度領域Ｐ３に反射構造を配置することが好ましい。
【０１８４】
図２３ｂを参照すると、リセス１２８の個数が４８個である場合にはリセス１２８を横縦方向に一直線に配置することができず、ジグザグに配置され得る。この場合、低電流密度領域Ｐ３の面積はさらに狭くなって多くの活性層が発光に参加することができる。
【０１８５】
リセス１２８の個数が７０個〜１１０個となる場合、電流がさらに効率的に分散して動作電圧はさらに低くなり、光出力は向上することができる。ＵＶ−Ｃを発光する半導体素子ではリセス１２８の個数が７０個より少ない場合、電気的光学的特性が低下され得、１１０個より多い場合、電気的特性は向上できるものの、発光層の体積が減って光学的特性が低下され得る。この時、リセス１２８の直径は２０μｍ〜７０μｍであり得る。
【０１８６】
リセスの面積、第１電極の面積、第２電極の面積およびこれらの比率は前述した構成がすべて適用され得る。
【０１８７】
図２４は、本発明の第１３実施例に係る半導体素子の概念図である。
【０１８８】
図２４の発光構造物１２０は、図２１および図２２で説明した発光構造物１２０の構成がそのまま適用され得る。
【０１８９】
複数個のリセス１２８は第２導電型半導体層１２７の第１面で活性層１２６を貫通して第１導電型半導体層１２４の一部の領域まで配置され得る。リセス１２８の内部には第１絶縁層１３１が配置されて第１導電層１６５を第２導電型半導体層１２７および活性層１２６と電気的に絶縁させることができる。
【０１９０】
第１電極１４２はリセス１２８の上面に配置されて第１導電型半導体層１２４と電気的に連結され得る。第２電極２４６は第２導電型半導体層１２７の下部に形成され得る。
【０１９１】
前述した通り、第２電極２４６と接触する第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇはアルミニウムの組成が１％〜１０％であるため電流の注入が容易であり得る。
【０１９２】
第１電極１４２と第２電極２４６はオーミック電極であり得る。第１電極１４２と第２電極２４６は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯＮｉｔｒｉｄｅ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成され得るが、このような材料に限定されはしない。
【０１９３】
半導体素子の一側の角領域には第２電極パッド１６６が配置され得る。第２電極パッド１６６は中央部分が陥没して上面が凹部と凸部を有することができる。上面の凹部にはワイヤー（図示されず）がボンディングされ得る。したがって、接着面積が広くなって第２電極パッド１６６とワイヤーがさらに堅固にボンディングされ得る。
【０１９４】
第２電極パッド１６６は光を反射する作用ができるため、第２電極パッド１６６は発光構造物１２０と近いほど光抽出効率が向上され得る。
【０１９５】
第２電極パッド１６６の凸部の高さは活性層１２６より高くてもよい。したがって、第２電極パッド１６６は活性層１２６から素子の水平方向に放出される光を上部に反射させて光抽出効率を向上させ、指向角を制御することができる。
【０１９６】
第２電極パッド１６６の下部で第１絶縁層１３１が一部オープンされて第２導電層１５０と第２電極２４６が電気的に連結され得る。
【０１９７】
パッシベーション層１８０は発光構造物１２０の上部面と側面に形成され得る。パッシベーション層１８０は第２電極２４６と隣接した領域や第２電極２４６の下部で第１絶縁層１３１と接触することができる。
【０１９８】
第１絶縁層１３１がオープンされて第２電極パッド１６６がこの第２導電層１５０と接触する部分の幅ｄ２２は、例えば４０μｍ〜９０μｍであり得る。４０μｍより小さいと動作電圧が上昇する問題があり、９０μｍより大きいと第２導電層１５０を外部に露出させないための工程マージンの確保が困難であり得る。第２導電層１５０が第２電極２４６の外側領域に露出すると、素子の信頼性が低下され得る。したがって、好ましくは、幅ｄ２２は第２電極パッド１６６の全体幅の６０％〜９５％であり得る。
【０１９９】
第１絶縁層１３１は第１電極１４２を活性層１２６および第２導電型半導体層１２７と電気的に絶縁させることができる。また、第１絶縁層１３１は第２導電層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させることができる。
【０２００】
第１絶縁層１３１は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得るが、これに限定されない。第１絶縁層１３１は単層または多層で形成され得る。例示的に第１絶縁層１３１は銀Ｓｉ酸化物やＴｉ化合物を含む多層構造のＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）でもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、第１絶縁層１３１は多様な反射構造を含むことができる。
【０２０１】
第１絶縁層１３１が反射機能を遂行する場合、活性層１２６から側面に向かって放出される光を上向き反射させて光抽出効率を向上させることができる。紫外線半導体素子は青色光を放出する半導体素子と比べてリセス１２８の個数が多くなるほど光抽出効率はより効果的であり得る。
【０２０２】
第２導電層１５０は第２電極２４６を覆うことができる。したがって、第２電極パッド１６６と、第２導電層１５０、および第２電極２４６は一つの電気的チャネルを形成することができる。
【０２０３】
第２導電層１５０は第２電極２４６を覆い、第１絶縁層１３１の側面と下面に接することができる。第２導電層１５０は第１絶縁層１３１との接着力がよい物質からなり、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどの物質で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金で構成され得、単一層あるいは複数の層からなり得る。
【０２０４】
第２導電層１５０が第１絶縁層１３１の側面と上面と接する場合、第２電極２４６の熱的、電気的信頼性が向上され得る。また、第１絶縁層１３１と第２電極２４６の間に放出される光を上部に反射する反射機能を有することができる。
【０２０５】
第２絶縁層１３２は第２導電層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させる。第１導電層１６５は第２絶縁層１３２を貫通して第１電極１４２と電気的に連結され得る。
【０２０６】
発光構造物１２０の下部面とリセス１２８の形状に沿って第１導電層１６５と接合層１６０が配置され得る。第１導電層１６５は反射率が優秀な物質からなり得る。例示的に第１導電層１６５はアルミニウムを含むことができる。第１導電層１６５がアルミニウムを含む場合、活性層１２６から放出される光を上部に反射する役割をして光抽出効率を向上させることができる。
【０２０７】
接合層１６０は導電性材料を含むことができる。例示的に接合層１６０は金、錫、インジウム、アルミニウム、シリコン、銀、ニッケル、および銅で構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
【０２０８】
基板１７０は導電性物質からなり得る。例示的に基板１７０は金属または半導体物質を含むことができる。基板１７０は電気伝導度および／または熱電導度が優秀な金属であり得る。この場合、半導体素子の動作時に発生する熱を迅速が外部に放出することができる。
【０２０９】
基板１７０はシリコン、モリブデン、シリコン、タングステン、銅およびアルミニウムで構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
【０２１０】
発光構造物１２０の上面には凹凸が形成され得る。このような凹凸は発光構造物１２０から出射する光の抽出効率を向上させることができる。凹凸は紫外線波長により平均高さが異なり得、ＵＶ−Ｃの場合、３００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の高さを有し、平均５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の高さを有する時に光抽出効率が向上され得る。
【０２１１】
図２５は図４の平面図、図２６は図２５のＡ−Ａ方向断面図である。
【０２１２】
図２５および図２６を参照すると、第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇは平面上で複数個のリセス１２８を囲む複数個の第１領域１２７Ｇ−１、および複数個の第１領域１２７Ｇ−１の間に配置される第２領域１２７Ｇ−２を含む。複数個の第１領域１２７Ｇ−１はリセス１２８の外周面と第２領域１２７Ｇ−２の間のリング状の領域と定義することができる。
【０２１３】
リセス１２８の直径は２０μｍ〜７０μｍであり得る。リセス１２８の直径が２０μｍより小さい場合、内部に配置される第１電極１４２形成時に工程マージンの確保が難しく、リセス１２８の直径が７０μｍより大きい場合、活性層１２６の面積が減少するため発光効率が悪化し得る。ここでリセス１２８の直径は第２導電型半導体層１２７上に形成された最大直径であり得る。
【０２１４】
第１領域１２７Ｇ−１の直径はリセス１２８の直径の１．０倍〜１．５倍であり得る。第１領域１２７Ｇ−１の直径が１．５倍を超過する場合、第２電極２４６の接触面積が減って電流の分散効率が低下する問題がある。第１領域１２７Ｇ−１はリセス１２８の最大外径と第２電極２４６間の距離Ｓ１１であり得る。
【０２１５】
第２領域１２７Ｇ−２は複数個の第１領域１２７Ｇ−１以外の全体領域であり得る。第２領域１２７Ｇ−２には全体的に第２電極２４６が配置され得る。
【０２１６】
複数個の第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４と接触する第１面積は発光構造物１２０の水平方向最大断面積の７．４％〜２０％、または１０％〜２０％以下であり得る。第１面積はそれぞれの第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４と接触する面積の和であり得る。
【０２１７】
複数個の第１電極１４２の第１面積が７．４％未満である場合には十分な電流の分散特性を有することができないため光出力が減少し、２０％を超過する場合には活性層１２６および第２電極２４６の面積が過度に減少して動作電圧が上昇し光出力が減少する問題がある。
【０２１８】
また、複数個のリセス１２８の総面積は発光構造物１２０の水平方向最大断面積の１０％〜３０％または１３％〜３０％であり得る。リセス１２８の総面積が前記条件を満足しないと、第１電極１４２の総面積を７．４％以上２０％以下に制御し難い。また、動作電圧が上昇し光出力が減少する問題がある。
【０２１９】
第２導電型半導体層１２７の面積は発光構造物１２０の水平方向最大面積でリセス１２８の総面積を除いた面積であり得る。例示的に第２導電型半導体層１２７の面積は発光構造物１２０の水平方向最大面積の７０％〜９０％であり得る。
【０２２０】
第２電極２４６と第２導電型半導体層１２７が接触する第２面積（図２５の第２領域）は発光構造物１２０の水平方向最大断面積の５０％以上７０％以下であり得る。第２面積は第２電極２４６が第２導電型半導体層１２７と接触する総面積であり得る。
【０２２１】
第２面積が５０％未満である場合には第２電極２４６の面積が過度に小さくなって動作電圧が上昇し、正孔の注入効率が低下する問題がある。第２面積が７０％を超過する場合には第１面積を効果的に広げることができないため電子の注入効率が低下する問題がある。第２電極２４６と第２導電型半導体層１２７が接触しない面積（図２５の第１領域）は１％〜２０％であり得る。
【０２２２】
第１面積と第２面積は反比例関係を有する。すなわち、第１電極１４２の個数を増やすためにリセス１２８の個数を増やす場合、第２電極２４６の面積が減少することになる。したがって、電気的、光学的特性を高めるためには電子と正孔の分散特性が均衡を保たなければならない。したがって、第１面積と第２面積の適正な比率を定めることが重要である。
【０２２３】
複数個の第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４に接触する第１面積と第２電極２４６が第２導電型半導体層１２７に接触する第２面積の比（第１面積：第２面積）は１：３〜１：７であり得る。
【０２２４】
面積比が１：７より大きくなる場合には第１面積が相対的に小さくなって電流の分散特性が悪化し得る。また、面積比が１：３より小さくなる場合、相対的に第２面積が小さくなって電流の分散特性が悪化し得る
【０２２５】
複数個の第１領域１２７Ｇ−１全体の面積と第２領域１２７Ｇ−２の面積の比は１：２．５〜１：７０、または１：３０〜１：７０であり得る。面積の比が１：２．５より小さい場合、第１領域１２７Ｇ−１の面積が過度に大きくなって第２電極２４６の十分なオーミック面積を確保することができない問題があり、面積比が１：７０より大きくなる場合には第１領域１２７Ｇ−１の面積が小さくなって工程マージンを確保し難い問題がある。
【０２２６】
第２電極２４６は抵抗が低い金属または金属酸化物を含むことができる。しかし、第２電極２４６は可視光を反射または透過するが紫外線光を吸収する問題がある。したがって、第２電極２４６の面積を狭めて活性層１２６から第２導電型半導体層１２７に放出される光を反射させる必要がある。例示的に第２電極２４６が配置される第２領域１２７Ｇ−２の面積を狭め、第１領域１２７Ｇ−１を広げて反射領域を確保するか、第２領域１２７Ｇ−２を複数個に分割して反射構造を選択的に配置することができる。
【０２２７】
第２導電層１５０は第１領域１２７Ｇ−１と第２領域１２７Ｇ−２に配置されるため第１領域１２７Ｇ−１に入射した光は第２導電層１５０により反射され得る。この時、電流の分散に必要な第２電極２４６の接触面積を確保しながらもできるだけ反射領域を確保することが重要である。
【０２２８】
第２領域１２７Ｇ−２の面積は発光構造物１２０の最大面積を基準として３５％〜６０％であり得る。第２領域１２７Ｇ−２の面積が３５％より小さい場合、第２電極２４６の接触面積が小さいため電流の分散効率が低下され得る。また、第２領域１２７Ｇ−２の面積が６０％を超過する場合には第１領域１２７Ｇ−１の面積が小さくなって光抽出効率が減少する可能性がある。
【０２２９】
リセス１２８を除いた第１領域１２７Ｇ−１の面積は発光構造物１２０の最大面積を基準として１０％〜５５％であり得る。第１領域１２７Ｇ−１の面積が１０％より小さい場合、十分な反射効率を有することが難しく、第１領域１２７Ｇ−１の面積が５５％より大きい場合には第２領域１２７Ｇ−２の面積が小さくなって電流の分散効率が減少する問題がある。
【０２３０】
したがって、第１領域１２７Ｇ−１の面積と第２領域１２７Ｇ−２の面積の比は１：０．７〜１：６であり得る。この関係を満足すると十分な電流の分散効率を有して光出力が向上され得る。また、十分な反射領域を確保して光抽出効果が向上することもある。
【０２３１】
図２６を参照すると、第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇは２個の隣接したリセス１２８の間に配置される第１−１面Ｓ１０を含むことができる。第１−１面Ｓ１０は第２電極２４６が配置されない第２区間Ｓ２、および電極が配置される第１区間Ｓ１を含むことができる。第１−１面Ｓ１０の幅は１７μｍ〜４５μｍであり得る。
【０２３２】
第１−１面Ｓ１０の幅が１７μｍより小さい場合、リセス１２８の間の離隔距離が過度に狭いため第２電極２４６が配置される面積が減って電気的特性が悪化し得、４５μｍより大きい場合、リセス１２８の間の離隔距離が過度に遠くて第１電極１４２が配置され得る面積が狭くなり得るため電気的特性が悪化し得る。
【０２３３】
第２区間Ｓ２は第１領域１２７Ｇ−１を構成する単位区間であり得る。また、第１区間Ｓ１は第２領域１２７Ｇ−２を構成する単位区間であり得る。第１区間Ｓ１の第１方向幅は前記第２区間Ｓ２の第１方向幅より大きくてもよい。第２区間Ｓ２の第１方向幅（リセスで第２電極までの距離）は１μｍ〜１５μｍであり得る。
【０２３４】
第２区間Ｓ２の幅が１μｍより小さい場合、電流拡散のための第２導電型半導体層１２７上の第１絶縁層１３１ａが工程マージンによって配置が困難であり得る。したがって、電気的特性が悪化し得る。１５μｍより大きい場合、第２電極２４６と第１電極１４２の距離が遠いため電気的特性が低下され得る。したがって、工程マージンと電気的特性を考慮した時、第２区間Ｓ２の第１方向幅は前記範囲内に配置され得る。
【０２３５】
第１絶縁層１３１は第１面１２７Ｇに延びた延長部１３１ａを含むことができ、第２電極２４６は第１絶縁層１３１の延長部１３１ａと０μｍ〜４μｍの離隔領域Ｓ１３を有することができる。離隔領域Ｓ１３が４μｍより大きい場合、第２電極２４６が配置される面積が狭くなって動作電圧が上昇する問題点が発生し得る。
【０２３６】
第２導電層１５０は第２電極２４６を完全に包み込み、第１絶縁層１３１の側面と下面に接することができる。第２導電層１５０が第１絶縁層１３１の側面と上面と接する場合、第２電極２４６の熱的、電気的信頼性を向上させることができる。また、入射する紫外線光を上部に反射する機能を有することができる。
【０２３７】
第２導電層１５０は離隔領域Ｓ１３で第２導電層１５０と第２導電型半導体層１２７がショットキー接合される領域が配置され得る。したがって、電流の分散が容易となり得る。
【０２３８】
第１面１２７Ｇは平均粗さが７ｎｍ以下に制御され得る。平均粗さが７ｎｍより大きい場合、第２電極２４６および第２導電層１５０の境界面が粗くなって反射率が減少する問題がある。平均粗さは第１面１２７Ｇに形成された凹凸の高さ差を計算した値であり得る。平均粗さは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定したＲＭＳ（Ｒｏｏｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ）値であり得る。
【０２３９】
図２７は第２導電層の構成を説明するための図面、図２８は図２７の第１変形例、図２９は図２７の第２変形例である。
【０２４０】
図２７を参照すると、第２電極２４６の厚さｄ５は１ｎｍ〜１５ｎｍ、または１ｎｍ〜５ｎｍであり得る。第２電極２４６の厚さｄ５が１５ｎｍ以下である場合には吸収される光量が減少され得る。
【０２４１】
第２導電層１５０はアルミニウムを含む反射層１５１、および第２電極２４６と反射層１５１の間に配置される第１中間層１５２を含むことができる。第２電極２４６をＩＴＯで構成する場合、酸素が反射層１５１に浸透してＡｌ２Ｏ３を形成することができる。この場合、反射層１５１の反射効率が低下するようになる。実施例では反射層１５１と第２電極２４６の間に第１中間層１５２が配置されてこれらの接着力を向上させ、酸素の浸透を防止することができる。
【０２４２】
第１中間層１５２はクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）ニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことができる。第１中間層１５２の厚さｄ６は０．７ｍ〜７ｎｍであり得る。第１中間層１５２はアルミニウムをさらに含むことができる。この場合、第１中間層１５２とアルミニウムの接着力を向上させることができる。また、第１中間層１５２が離隔領域で第１面１２７Ｇと接触することによってショットキー接合で電流拡散特性が改善され得る。
【０２４３】
第２電極２４６と反射層１５１の厚さ比（ｄ５：ｄ７）は１：２〜１：１２０であり得る。反射層１５１の厚さｄ７は３０ｎｍ〜１２０ｎｍであり得る。反射層１５１の厚さが３０ｎｍより小さい場合、紫外線波長帯で反射率が低下する問題があり、厚さが１２０ｎｍより厚くなっても反射効率がほとんど上昇しない。
【０２４４】
図２８を参照すると、反射層１５１の下部には第２中間層１５３が配置され得る。第２中間層１５３は隣り合った層であって、アルミニウムがマイグレーションされることを防止することができる。第２中間層１５３はＮｉ、Ｔｉ、Ｎｏ、Ｐｔ、Ｗのうち少なくとも一つを含むことができ、厚さは５０ｎｍ〜２００ｎｍであり得る。
【０２４５】
図２９を参照すると、第２中間層１５３の下部には第３中間層１５４が配置され得る。第３中間層１５４は他の層との接合のための層であって、Ａｕ、Ｎｉなどを含むことができる。
【０２４６】
図３０は本発明の第１４実施例に係る半導体素子の概念図、図３１は図３０の平面図、図３２は図３１のＢ−１部分拡大図、図３３は図３１のＢ−２部分拡大図である。
【０２４７】
図３０を参照すると、実施例に係る半導体素子は図１〜図３で説明した発光構造物１２０、および図４で説明した各層の構成がそのまま適用され得る。実施例によると２個のリセス１２８の間に配置された第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇに第２電極２４６が複数個配置され得る。
【０２４８】
図３１〜図３３を参照すると、第１面１２７Ｇはリセス１２８を囲む第１領域１２７Ｇ−１、第１領域１２７Ｇ−１を囲む第２領域１２７Ｇ−２、および第２領域１２７Ｇ−２の間に配置される第３領域１２７Ｇ−３を含むことができる。
【０２４９】
ここで、第１領域１２７Ｇ−１はリセス１２８と第２電極２４６の間の領域であり得る。例示的に第１領域１２７Ｇ−１の面積はリング状であり得る。第１領域１２７Ｇ−１の面積は発光構造物１２０の水平方向最大面積を基準として１％〜２０％であり得る。
【０２５０】
第２領域１２７Ｇ−２はリセス１２８および第１領域１２７Ｇ−１を除いた残りの面積を有することができる。例示的に第２領域１２７Ｇ−２は内側は円の形状であり、外側は多角の形状であり得る。例示的に外側は八角の形状であり得るが必ずしもこれに限定されない。第２領域１２７Ｇ−２は第３領域１２７Ｇ−３により区画された複数個であり得る。
【０２５１】
第３領域１２７Ｇ−３は複数個の第２領域１２７Ｇ−２の間に配置され得る。第３領域１２７Ｇ−３は第１電極１４２の電流密度１００％を基準として電流密度が４０％以下である領域であり得る。したがって、第３領域１２７Ｇ−３は発光に参加する確率が低くてもよい。実施例によると、発光寄与度が低い第３領域１２７Ｇ−３を反射領域として構成して光抽出効率を増加させることができる。
【０２５２】
第１面１２７Ｇは第３領域１２７Ｇ−３と第１面１２７Ｇの縁領域の間に配置される第４領域１２７Ｇ−４をさらに含むことができる。
【０２５３】
第２電極２４６は第２領域１２７Ｇ−２に配置される第２−１電極２４６ａと第４領域１２７Ｇ−４に配置される第２−２電極２４６ｂを含むことができる。
【０２５４】
第２電極２４６は抵抗が低い金属または金属酸化物を含むことができる。しかし、このような第２電極２４６は可視光を反射または透過するが紫外線光を吸収する問題がある。
【０２５５】
したがって、第２電極２４６の面積を電気的特性が大きく低下しない面積まで狭めて活性層１２６から第２導電型半導体層１２７に放出される光を反射させる必要がある。この時、第２電極２４６が配置される第２領域１２７Ｇ−２の面積を狭め、第３領域１２７Ｇ−３を広げて反射領域を確保することができる。第２導電層１５０は第１面１２７Ｇに全体的に配置されるため第３領域１２７Ｇ−３に入射した光は第２導電層１５０により反射され得る。
【０２５６】
すなわち、本実施例では発光寄与度が低い第３領域１２７Ｇ−３を反射領域として活用することができる。
【０２５７】
第１面１２７Ｇと第２電極２４６が接触する第１接触面積（図３１の第２領域と第４領域の和）は発光構造物１２０の最大面積を基準として３５％〜６０％であり得る。第１接触面積が３５％より小さい場合、電流の分散効率が低下され得る。また、第１接触面積が６０％を超過する場合には第３領域１２７Ｇ−３の面積が小さくなって光抽出効率が減少する可能性がある。
【０２５８】
第１面１２７Ｇと第２電極２４６が接触しない第２接触面積（図３１の第１領域と第３領域の和）は発光構造物１２０の最大面積を基準として１０％〜５５％であり得る。第２接触面積が１０％より小さい場合、十分な反射効率を有することが難しく、第２接触面積が５５％より大きい場合には第２領域１２７Ｇ−２の面積が小さくなって電流の分散効率が減少する問題がある。
【０２５９】
第２接触面積と第１接触面積の比は１：０．７〜１：６であり得る。この関係を満足すると十分な電流の分散効率を有して光出力が向上され得る。また、十分な反射領域を確保して光抽出効果が向上することもある。
【０２６０】
図３３を参照すると、第３領域１２７Ｇ−３と第１面１２７Ｇの縁間の離隔距離ｄ１は１．０μｍ〜１０μｍであり得る。離隔距離ｄ１が１．０μｍより小さい場合、マージンが小さくて公差発生時に第２導電層１５０が正しく形成されないため信頼性が低下され得る。また、離隔距離ｄ１が１０μｍより大きい場合、第２電極２４６が配置される面積が減って半導体素子の電気的特性が低下され得る。
【０２６１】
図３４は、図３２のＢ−Ｂ方向断面図である。
【０２６２】
図３４を参照すると、第２導電型反射層１５１の第１面１２７Ｇは第１方向（Ｘ方向）に最も隣接した２個のリセス１２８の中心の間に配置される第１−１面Ｓ１０を含むことができる。ここで、第１方向は発光構造物１２０の厚さ方向と垂直な方向であり得る。
【０２６３】
第１−１面Ｓ１０は第１方向に離隔した２個の第２電極２４６が配置される第１区間Ｓ１１、および第２電極２４６の間に配置される第２区間Ｓ１２を含むことができる。第２導電層１５０は第１区間Ｓ１１および第２区間Ｓ１２に配置され得る。第１−１面Ｓ１０の全体幅は１７μｍ〜４５μｍであり得る。
【０２６４】
第１区間Ｓ１１の第１方向の全体幅は１２μｍ〜２４μｍであり得る。第１区間Ｓ１１は第２区間Ｓ１２の両側に２個の分割領域を含むことができる。各分割領域の幅は６μｍ〜１２μｍであり得る。
【０２６５】
第１区間Ｓ１１の全体幅が１２μｍより小さい場合には第２電極２４６の面積が小さくなって電流の分散効率が減少する問題があり、２４μｍより大きい場合には第２区間Ｓ１２が狭くなって反射効率が減少する問題がある。
【０２６６】
第２区間Ｓ１２の第１方向幅は５μｍ〜１６μｍであり得る。第２区間Ｓ１２の第１方向幅が５μｍより小さい場合には十分な反射領域を確保し難い問題があり、幅が１６μｍより大きい場合には第２電極２４６が狭くなる問題がある。
【０２６７】
第２区間Ｓ１２は第１電極１４２の電流密度３００％を基準として４０％以下である領域に配置され得る。第２区間Ｓ１２とリセス１２８の中心の間の第１距離（Ｗ２＋Ｓ１３＋Ｓ１１）はすくなくとも１７μｍ以上であり得る。リセス１２８の底面半径Ｗ２は１０μｍ〜３５μｍであり、第３区間Ｓ１３の幅は１μｍ〜５μｍであり、第１区間Ｓ１１の幅は６μｍ〜１２μｍであり得る。したがって、最大離隔距離は５２μｍ以上であり得る。
【０２６８】
第２区間Ｓ１２はリセス１２８の中心からすくなくとも１７μｍ以上離隔した領域のうち、電流密度が４０％以下である領域に配置され得る。例示的に第２区間Ｓ１２はリセス１２８の中心から４０μｍ以上離隔した領域に配置され得る。
【０２６９】
半導体素子に複数個のリセス１２８が存在する場合、各リセス１２８から４０μｍ以上離れた第２区間Ｓ１２は互いに重なり得る。したがって、重なった第２区間Ｓ１２の面積はリセス１２８の間の距離により調節され得る。
【０２７０】
この時、第２区間Ｓ１２は第１−１面Ｓ１０の第１方向幅の１／２地点を含むことができる。第１−１面Ｓ１０の第１方向幅の１／２地点は隣接した２個のリセス１２８の間の領域であるので、電流密度が低い確率が高い。しかし、必ずしもこれに限定されず、複数個のリセスの直径が互いに異なる場合、第１方向幅の１／２地点を必ずしも含まないこともある。
【０２７１】
第３区間Ｓ１３は第２電極２４６とリセス１２８の間の領域であり得る。第３区間Ｓ１３の第１方向幅は１μｍ〜５μｍであり得る。
【０２７２】
第２区間Ｓ１２の幅と第１区間Ｓ１１の全体幅の比は１：０．７〜１：５であり得る。前記幅の比を満足する場合、第２接触面積と第１接触面積の比を１：０．７〜１：６に維持することができる。したがって、電流の分散効率および光抽出効果が向上され得る。
【０２７３】
図３５は、図３４の第１変形例である。
【０２７４】
図３５を参照すると、第２導電層１５０は第２区間Ｓ１２で反射溝１５０−１を含むことができる。第２区間Ｓ１２に入射した光は反射溝１５０−１により進行経路が変更されて反射され得る。このような構成によると光を多様な方向に反射させて均一度を向上させることができる。
【０２７５】
傾斜面の角度θ５は９０度大きく、１５０度より大きくてもよい。傾斜面の角度が９０度より小さいか１５０度より大きい場合、入射した光の反射角度を多様に変化させることが困難であり得る。傾斜面の角度は底面と傾斜面がなす角度と定義することができる。
【０２７６】
反射溝１５０−１の深さは第１絶縁層１３１の厚さと同じであり得る。第１絶縁層１３１の厚さは第２電極２４６の厚さより１１０％〜１３０％厚くてもよい。
【０２７７】
反射溝１５０−１には透光層１３３が配置され得る。透光層１３３の形状と反射溝１５０−１の形状は対応され得る。したがって、透光層１３３の厚さは反射溝１５０−１の厚さと同じであり得る。例示的に反射溝１５０−１は透光層１３３上に第２導電層１５０を形成することによって形成され得る。
【０２７８】
透光層１３３の材質は紫外線波長帯の光を通過させる多様な材質が含まれ得る。例示的に透光層１３３は絶縁層材質を含むことができる。透光層１３３は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮのうち少なくとも一つを含むことができるが必ずしもこれに限定されない。
【０２７９】
図３６ａは図３４の第２変形例、図３６ｂは第２変形例の平面図である。
【０２８０】
図３６ａを参照すると、第２区間Ｓ１２にはサブリセス１２７、およびサブリセス１２７の内部に配置されるサブ反射層１３５が配置されてもよい。
【０２８１】
サブ反射層１３５はサブリセス１２７の内部に配置され得る。具体的には、サブ反射層１３５はサブリセス１２７内で第１絶縁層１３１上に配置され得る。
【０２８２】
サブ反射層１３５は紫外線波長帯で反射率が高い物質が選択され得る。サブ反射層１３５は導電性物質を含むことができる。例示的にサブ反射層１３５はアルミニウムを含むことができる。サブ反射層１３５の厚さが約３０ｎｍ〜１２０ｎｍである場合、紫外線波長帯の光を８０％以上反射させることができる。したがって、活性層１２６から出射した光が半導体層の内部で吸収されることを防止することができる。
【０２８３】
サブ反射層１３５によりななめに出射する光Ｌ１が上向き反射され得る。したがって、発光構造物１２０内で光吸収を減らし、光抽出効率を向上させることができる。また、半導体素子の指向角を調節することもできる。
【０２８４】
サブ反射層１３５は第２電極２４６の一部を覆うことができる。このような構成によって第１絶縁層１３１と第２電極２４６の間に流入する光を上部に反射させることができる。しかし、アルミニウムのようなサブ反射層１３５はステップカバレッジが相対的に悪いため第２電極２４６を完全に覆うことは好ましくない。
【０２８５】
第２電極２４６の厚さは第１絶縁層１３１の厚さの８０％以下であり得る。これによってサブ反射層１３５および第２導電層１５０が配置される時、ステップカバレッジの低下によるサブ反射層１３５あるいは第２導電層１５０のクラックや剥離などの問題を解決することができる。
【０２８６】
サブ反射層１３５の幅はサブリセス１２７の幅と同じであり得る。第１リセス１２８の幅とサブリセス１２７の幅は発光構造物１２０の第１面１２７Ｇに形成された最大幅であり得る。
【０２８７】
サブ反射層１３５はサブリセス１２７から第２電極２４６に向かって延びた延長部１３５ａを含むことができる。延長部１３５ａはサブリセス１２７によって分離された第２電極２４６を互いに電気的に連結することができる。
【０２８８】
サブ反射層１３５は第２電極２４６と第１絶縁層１３１の間の離隔距離に配置され得、離隔距離内でサブ反射層１３５が第２導電型半導体層１２７とショットキー接合が形成される領域が配置され得、ショットキー接合を形成することによって電流の分散が容易となり得る。
【０２８９】
サブ反射層１３５の傾斜部と第２導電型半導体層１２７の第１面がなす角度θ４は９０度〜１４５度であり得る。傾斜角θ４が９０度より小さい場合、第２導電型半導体層１２７の食刻が難しく、１４５度より大きい場合、食刻される活性層１２６の面積が大きくなって発光効率が低下する問題がある。
【０２９０】
第２導電層１５０はサブ反射層１３５と第２電極２４６を覆うことができる。したがって、第２電極パッド１６６と、第２導電層１５０、サブ反射層１３５、および第２電極２４６は一つの電気的チャネルを形成することができる。第２導電層１５０の構成は前述した構成がすべて適用され得る。
【０２９１】
図３６ｂを参照すると、サブ反射層１３５は複数個のリセス１２８の間に配置されて複数個の発光領域を定義することができる。発光領域の面積は注入電流のレベル、Ａｌの組成により調節され得る。
【０２９２】
図３７は、図３４の第３変形例である。
【０２９３】
第２導電層１５０はアルミニウムを含む反射層１５１、および第２電極２４６と反射層１５１の間に配置される第１中間層１５２を含むことができる。第２電極２４６をＩＴＯで構成する場合、酸素が反射層１５１に浸透してＡｌ２Ｏ３を形成することができる。この場合、反射層１５１の反射効率が低下することになる。実施例では反射層１５１と第２電極２４６の間に第１中間層１５２が配置されてこれらの接着力を向上させ、酸素の浸透を防止することができる。
【０２９４】
第１中間層１５２はクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）ニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことができる。第１中間層１５２の厚さは０．７ｍ〜７ｎｍであり得る。第１中間層１５２はアルミニウムをさらに含むことができる。この場合、第１中間層１５２とアルミニウムの接着力を向上させることができる。
【０２９５】
第１中間層１５２は第２区間Ｓ１２、第３区間Ｓ１３で第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇと接触することができる。したがって、ショットキー接合によって電流の分散効率が向上され得る。
【０２９６】
第２電極２４６と反射層１５１の厚さ比は前記第２導電層１５０の厚さ比は１：２〜１：１２０であり得る。反射層１５１の厚さは３０ｎｍ〜１２０ｎｍであり得る。反射層１５１の厚さが３０ｎｍより小さい場合、紫外線波長帯で反射率が低下する問題があり、厚さが１２０ｎｍより大きくなっても反射効率がほとんど上昇しない。
【０２９７】
図３８は本発明の第１５実施例に係る半導体素子の概念図、図３９は図３８の平面図である。
【０２９８】
図３８を参照すると、実施例に係る半導体素子は図１〜図３で説明した発光構造物１２０、および図４で説明した各層の構成がそのまま適用され得る。
【０２９９】
図３９を参照すると、第１面１２７Ｇはリセス１２８が内部に配置される第１領域１２７Ｇ−１、および第１領域１２７Ｇ−１の間に配置される第２領域１２７Ｇ−２を含むことができる。
【０３００】
第１領域１２７Ｇ−１の直径はリセス１２８の直径の１．０倍〜１．５倍であり得る。第１領域１２７Ｇ−１の直径が１．５倍を超過する場合、第２電極２４６の面積が減って電流の分散効率が低下する問題がある。第１領域１２７Ｇ−１はリセス１２８と第２電極２４６の間の領域であり得る。
【０３０１】
第２領域１２７Ｇ−２は複数個の第１領域１２７Ｇ−１以外の残りの領域であり得る。第２領域１２７Ｇ−２には全体的に第２電極２４６が配置され得る。
【０３０２】
第２電極２４６は抵抗が低い金属または金属酸化物を含むことができる。したがって、第２電極２４６は紫外線光を吸収する問題がある。したがって、第２電極２４６の面積を狭めて第２電極２４６が吸収する光量を減らす必要がある。
【０３０３】
第２導電層１５０は第１領域１２７Ｇ−１と第２領域１２７Ｇ−２に配置されるため第１領域１２７Ｇ−１に入射した光は第２導電層１５０により反射され得る。したがって、第２電極２４６が配置される第２領域１２７Ｇ−２の面積を狭め、第１領域１２７Ｇ−１を広げると光抽出効率を上げることができる。この時、電流の分散に必要な第２電極２４６の面積を確保しながらもできるだけ反射領域を確保することが重要であり得る。
【０３０４】
第２領域１２７Ｇ−２の面積は発光構造物１２０の最大面積を基準として３５％〜６０％であり得る。第２領域１２７Ｇ−２の面積が３５％より小さい場合、第２電極２４６の接触面積が小さいため電流の分散効率が低下され得る。また、第２領域１２７Ｇ−２の面積が６０％を超過する場合には第１領域１２７Ｇ−１の面積が小さくなって光抽出効率が減少する可能性がある。
【０３０５】
第１領域１２７Ｇ−１の面積は発光構造物１２０の最大面積を基準として１０％〜５５％であり得る。第１領域１２７Ｇ−１の面積が１０％より小さい場合、十分な反射効率を有することが難しく、第１領域１２７Ｇ−１の面積が５５％より大きい場合には第２領域１２７Ｇ−２の面積が小さくなって電流の注入効率が減少する問題がある。
【０３０６】
したがって、第１領域１２７Ｇ−１の面積と第２領域１２７Ｇ−２の面積の比は１：０．７〜１：６であり得る。この関係を満足すると十分な電流の分散効率を有して光出力が向上され得る。また、十分な反射領域を確保して光抽出効果が向上することもある。
【０３０７】
図４０は、図３９のＣ−Ｃ方向断面図である。
【０３０８】
第２導電型反射層の第１面１２７Ｇは第１方向（Ｘ方向）に最も隣接した第１、第２リセス１２８ａ、１２８ｂの中心の間に配置される第１−１面Ｓ１０を含むことができる。この時、第１方向は発光構造物１２０の厚さ方向と垂直な方向であり得る。
【０３０９】
第１−１面Ｓ１０は第１区間Ｓ２１、および第１区間Ｓ２１と第１、第２リセス１２８ａ、１２８ｂの間に配置される第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂを含むことができる。
【０３１０】
第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂは第１区間Ｓ２１と第１リセス１２８ａの間に配置される第２−１区間Ｓ２２ａ、および第１区間Ｓ２１と第２リセス１２８ｂの間に配置される第２−２区間Ｓ２２ｂを含むことができる。
【０３１１】
第２電極２４６は第１区間Ｓ２１に配置され得る。第２電極２４６は第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂにのみ配置される場合、第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの電流密度を向上させることはできるが第１区間Ｓ２１の電流密度は相対的に低くなり得る。また、第２電極２４６が第１区間Ｓ２１と第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂにすべて配置される場合、第１区間Ｓ２１と第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂですべて光吸収が起きるようになるため、光抽出効率の観点からは好ましくない。
【０３１２】
第２導電層は第１区間Ｓ２１および第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂに配置され得る。したがって、第２電極２４６が配置されない第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂは反射機能を遂行することができる。
【０３１３】
実施例によると、発光に必要な電流密度を確保しつつ、光抽出効率も確保できるように第１電極１４２と第２電極２４６の間の距離を適切に決定することが重要であり得る。
【０３１４】
例示的に第１電極１４２の面積が大きい場合、電流の分散領域が広くなるため第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂをもう少し広く確保することができる。したがって、反射領域を広げることができる。しかし、第１電極１４２の面積が小さい場合、電流の分散領域が狭くなるため第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂは狭くなり得る。
【０３１５】
第２−１区間Ｓ２２ｂの第１方向幅と第１リセス１２８ａの直径Ｗ１の比は１：１．２５〜１：１４であり得る。直径の比が１：１．２５より小さくなる場合、リセス１２８の直径が減って第１電極１４２の面積が減少する。したがって、第１電極１４２を通じて注入される電流の強度が弱くなって第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂでの電流密度が弱くなり得る。
【０３１６】
直径の比が１：１４より大きくなる場合、リセス１２８の直径が過度に大きくなるため相対的に第２導電型半導体層の第１面１２７Ｇの面積が減少される。すなわち、第１−１面Ｓ１０の幅が減少される。その結果、活性層１２６の面積が減少して発光領域が減少される。
【０３１７】
リセス１２８の直径Ｗ１は２０μｍ〜７０μｍであり得る。リセス１２８の直径が２０μｍより小さい場合、内部に配置される第１電極１４２形成時に工程マージンの確保が難しく、リセス１２８の直径が７０μｍより大きい場合、活性層１２６の面積が減少するため発光効率が悪化し得る。ここでリセス１２８の直径は第２導電型半導体層の第１面１２７Ｇに形成された最大直径であり得る。
【０３１８】
第１区間Ｓ２１の第１方向幅は６μｍ〜１２μｍであり得る。幅が６μｍより小さい場合には第２電極２４６の面積が小さくなって電流の分散効率が減少する問題があり、１２μｍより大きい場合には第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂが狭くなって反射効率が減少する問題がある。
【０３１９】
第２−１区間Ｓ２２ａおよび第２−２区間Ｓ２２ｂの第１方向幅はそれぞれ５μｍ〜１６μｍであり得る。すなわち、第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの全体幅は１０μｍ〜３２μｍであり得る。第２−１区間Ｓ２２ａおよび第２−２区間Ｓ２２ｂの第１方向幅が５μｍより小さい場合には十分な反射領域を確保し難い問題があり、幅が１６μｍより大きい場合には第２電極２４６が狭くなる問題がある。
【０３２０】
第１区間Ｓ２１の幅と第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの全体幅の比は１：０．８〜１：５であり得る。前記幅の比を満足する場合、第１領域１２７Ｇ−１の面積と第２領域１２７Ｇ−２の面積の比を１：０．８〜１：６に調節することができる。したがって、電流の分散効率および光抽出効果が向上され得る。
【０３２１】
第１区間Ｓ２１は第１−１面Ｓ１０の１／２地点を含むことができる。第２電極２４６が第１−１面Ｓ１０の中心に配置されるため第１区間Ｓ２１の電流密度は上昇することができる。また、第１区間Ｓ２１の電流密度が上昇するためその間にある第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂも電流が分散して発光に必要な電流密度を確保することができる。しかし、必ずしもこれに限定されず、第１リセス１２８ａの直径と第２リセス１２８ｂの直径が変わる場合、第１区間Ｓ２１は第１−１面Ｓ１０の１／２地点を外れることもある。
【０３２２】
図４１は図４０の第１変形例、図４２は図４０の第２変形例である。
【０３２３】
第２導電層１５０は第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂで反射溝１５０−２を含むことができる。第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂに入射した光は反射溝１５０−２の傾斜面によって進行経路が変更されて反射され得る。このような構成によると光均一度を向上させることができる。
【０３２４】
反射溝１５０−２の深さは第１絶縁層１３１の厚さと同じであり得る。第１絶縁層１３１の厚さは第２電極２４６の厚さより１１０％〜１３０％厚くてもよい。前述した通り第２電極２４６の厚さは１〜１５ｎｍであり得る。
【０３２５】
反射溝１５０−２には透光層１３１ｂが配置され得る。透光層１３１ｂの形状と反射溝１５０−２の形状は対応され得る。したがって、透光層１３１ｂの厚さは反射溝１５０−２の厚さと同じであり得る。例示的に反射溝１５０−２は透光層１３１ｂ上に第２導電層１５０を配置することによって形成され得る。
【０３２６】
透光層１３１ｂの材質は紫外線波長帯の光を通過させる多様な材質が含まれ得る。例示的に透光層１３１ｂは絶縁層材質を含むことができる。透光層１３１ｂは、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮのうち少なくとも一つを含むことができるが必ずしもこれに限定されない。
【０３２７】
透光層１３１ｂは第１リセス１２８ａの内部に配置される第１絶縁層１３１が第２導電型半導体層に延びて形成されてもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、別途の誘電体層を配置することもできる。
【０３２８】
図４２を参照すると、第２電極２４６は第１−１面Ｓ１０の中央地点から遠ざかるほど密度が低くなるように配置され得る。すなわち、分割された第２電極２４６ｃ、２４６ｄ、２４６ｅが中央から遠ざかるほど小さくなるように配置され得る。分割された第２電極２４６ｃ、２４６ｄ、２４６ｅはマスクを利用して選択的に食刻して製作することができる。
【０３２９】
このような構成によると、第１区間Ｓ２１の電流密度を維持しながらも第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの電流密度を上昇させることができる。また、第１区間Ｓ２１と第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの面積比を１：０．８〜１：６に維持することによって電流の分散効率と反射効率を同時に有することができる。
【０３３０】
図４３は、本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの概念図である。
【０３３１】
半導体素子はパッケージで構成され、樹脂（ｒｅｓｉｎ）やレジスト（ｒｅｓｉｓｔ）やＳＯＤまたはＳＯＧの硬化用として使用され得る。または半導体素子は治療用医療用に使用されるか空気清浄器や浄水器などの殺菌に使用されてもよい。
【０３３２】
図４３を参照すると、半導体素子パッケージは溝３が形成された胴体２、胴体２に配置される半導体素子１、および胴体２に配置されて半導体素子１と電気的に連結される一対のリードフレーム５ａ、５ｂを含むことができる。
【０３３３】
胴体２は紫外線光を反射する材質またはコーティング層を含むことができる。胴体２は複数の層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを積層して形成することができる。複数の層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは同じ材質でもよく、異なる材質を含んでもよい。
【０３３４】
溝３は半導体素子から遠ざかるほど広くなるように形成され、傾斜面には段差３ａが形成され得る。
【０３３５】
透光層４は溝３を覆うことができる。透光層４はガラス材質であり得るが、必ずしもこれに限定されない。透光層４は紫外線光を有効に透過できる材質であれば特に制限しない。溝３の内部は空き空間であり得る。
【０３３６】
半導体素子は照明システムの光源として使用されたり、映像表示装置の光源や照明装置の光源として使用され得る。すなわち、半導体素子はケースに配置されて光を提供する多様な電子デバイスに適用され得る。例示的に、半導体素子とＲＧＢ蛍光体を混合して使う場合、演色性（ＣＲＩ）が優秀な白色光を具現することができる。
【０３３７】
前述した半導体素子は発光素子パッケージで構成され、照明システムの光源として使用され得るが、例えば映像表示装置の光源や照明装置などの光源として使用され得る。
【０３３８】
映像表示装置のバックライトユニットとして使用される時、エッジタイプのバックライトユニットとして使用されたり直下タイプのバックライトユニットとして使用され得、照明装置の光源として使用される時、照明器具やバルブタイプで使用されてもよく、また、移動端末の光源として使用されてもよい。
【０３３９】
図４４は半導体素子の第１６実施例の平面図、図４５は図４４の半導体素子のＨ−Ｈ’方向の断面図、図４６は図４５の一部分を詳細に示した図面である。
【０３４０】
図４４で半導体素子は、複数個のリセス（ｒｅｃｅｓｓ）の内部と外部にそれぞれ第１電極２４２と第２導電層２５０が配置され、縁領域（ｅｄｇｅ  ｒｅｇｉｏｎ）の外部領域に反射層（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）が配置されるが、反射層（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）は第２導電層２５０が延びたものであり得る。
【０３４１】
半導体素子で第１電極層とリセス（ｒｅｃｅｓｓ）と第２導電層（第１反射層）からなる構造物は実際にはより多くの個数で構成され得、半導体素子の大きさと電流密度および光出力を考慮してリセスの個数を自由に調節することができる。
【０３４２】
本実施例に係る半導体素子２００Ａは、第１導電型半導体層２２２と活性層２２４および第２導電型半導体層２２６を含む半導体構造物２２０と、第１導電型半導体層２２２と接触する第１電極２４２、および第２導電型半導体層２２６と接触する第２電極２４６を含むことができる。
【０３４３】
第２導電型半導体層２２６から活性層２２４および第１導電型半導体層２２６の一部の領域までリセスが備えられて第１導電型半導体層２２２が露出する領域が複数個存在し得る。これをリセス領域（ｒｅｃｅｓｓ  ｒｅｇｉｏｎ）とすることができる。リセス領域の断面は例えば円形、多角形、楕円形などであるが、必ずしもこれらに限定されない。
【０３４４】
リセス領域（ｒｅｃｅｓｓ  ｒｅｇｉｏｎ）で露出した第１導電型半導体層２２２の下部に第１電極２４２が配置され、リセス領域（ｒｅｃｅｓｓ  ｒｅｇｉｏｎ）の間の第２導電型半導体層２２６の下部の表面には第２電極２４６が配置され得る。
【０３４５】
第１導電型半導体層２２２は、−族、−族などの化合物半導体で具現され得、第１導電型ドーパントがドーピングされ得る。第１導電型半導体層２２２はＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうちいずれか一つ以上に成長することができる。
【０３４６】
第１導電型半導体層２２２がｎ型半導体層である場合、第１導電型ドーパントはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどのようなｎ型ドーパントを含むことができる。第１導電型半導体層２２２は単層または多層に成長され得るが、これに限定されはしない。
【０３４７】
活性層２２４は単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）構造、量子ドット構造または量子細線構造のうちいずれか一つを含むことができる。
【０３４８】
活性層２２４は、−族元素の化合物半導体材料を利用して井戸層と障壁層、例えばＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）、／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうちいずれか一つ以上のペア構造で形成され得るがこれに限定されはしない。井戸層は障壁層のエネルギーバンドギャップより小さいエネルギーバンドギャップを有する物質で形成され得る。
【０３４９】
第２導電型半導体層２２６は、−族、−族などの化合物半導体で具現され得、第２導電型ドーパントがドーピングされ得る。第２導電型半導体層２２６は例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうちいずれか一つ以上で形成され得る。
【０３５０】
第２導電型半導体層２２６がＡｌＧａＮからなる場合、ＡｌＧａＮは低い電気電導度によって正孔の注入が円滑でないこともあり得るが、相対的に電気電導度が優秀なＧａＮを第２導電型半導体層２２６の底面に配置してこのような問題点を解決することができる。
【０３５１】
第２導電型半導体層２２６がｐ型半導体層である場合、第２導電型ドーパントはＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントであり得る。第２導電型半導体層２２６は単層または多層で形成され得るが、これに限定しはしない。
【０３５２】
第１導電型半導体層２２２の上部の表面は凹凸が形成され得る。凹凸は半導体素子２００Ａから放出される光の抽出効率を向上させることができる。
【０３５３】
第１導電型半導体層２２２から活性層２２４と電子遮断層および第２導電型半導体層２２６に行くほど幅が広くなり得るが、食刻工程で発光構造物２２０の下部構造物の幅がより広く食刻され得るためである。
【０３５４】
発光構造物２２０の高さは例えば２〜３マイクロメートルであり得、紫外線を発光する発光構造物２２０の場合、青色波長より波長が短い短波長の光の抽出効率を高めるために、上部の表面の凹凸の深さは３，０００オングストローム〜８，０００オングストロームであり得、平均５，０００オングストローム程度の深さを有することができる。
【０３５５】
第１電極２４２と一定の距離離隔して第１絶縁層２３１が配置され得る。第１絶縁層２３１は第１導電型半導体層２２の露出した表面からリセス領域の側面に延びて第２導電型半導体層２２６の表面まで配置され得る。第２導電型半導体層２４６の露出した下部面で第２電極２４６の両終端から一定の距離離隔して第１絶縁層２３１が配置され得る。
【０３５６】
第１絶縁層２３１と第２絶縁層２３２、およびパッシベーション層２８０は絶縁性材料からなり得、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムが使用され得る。例示的に第１絶縁層２３１と第２絶縁層２３２、およびパッシベーション層２８０はＳｉＯ２またはＳｉＮを含むことができるが必ずしもこれに限定されない。
【０３５７】
第２導電型半導体層２２６の下部面には第２導電層２５０が配置され得る。第２導電層２５０は導電性物質からなり得、例えば金属からなり得、詳細にはクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金で構成され得る。
【０３５８】
例えば第２導電層２５０がアルミニウムからなり、活性層２２４から紫外線波長領域の光が放出される時、第２導電層２５０の厚さは５０ナノメートル以上で備えられると紫外線波長領域の光を８０％以上反射するのに充分であり得る。
【０３５９】
第２導電層２５０は第２電極２４６を第２電極パッド２６６と電気的に連結し、第２電極２４６を包み込んで支持して安定性を確保するキャッピング層（ｃａｐｐｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）として作用することができる。また、第２導電層２５０は絶縁層の下部面と側面のうち少なくとも一部を囲むように配置され得る。第２導電層２５０は絶縁層との接着力が優秀であるため素子の信頼性を確保することができる。
【０３６０】
特にＵＶ−ＢやＵＶ−Ｃ波長領域の光を放出する半導体素子２００Ａは、ＡｌＧａＮをベースに発光構造物２２０が成長して青色波長領域の光を放出する発光素子と比べて発光構造物２２０の成長方向と垂直な方向（図４５の水平方向）の発光が優勢なＴＭモードの発光が増加し得る。この時、活性層２２４から側面方向に進行する光を第２導電層２５０で反射させて光の進行方向を変更し、光経路を短縮させることによって、発光構造物２２０内で光の再吸収を減らすことができる。
【０３６１】
このような作用のために、第２導電層２５０は発光構造物２２０の縁領域（ｅｄｇｅ  ｒｅｇｉｏｎ）から活性層２２４より高い領域まで延びて配置され得る。
【０３６２】
図４６において、発光構造物２２０の縁領域は第２導電型半導体層２２６から活性層２２４および第１導電型半導体層２２２の一部の領域まで除去されて露出され得、発光構造物２２０が除去された領域に第２導電層２５０が配置され得る。
【０３６３】
図４６において、Ｉ−Ｉ’線で表示された領域が発光構造物２２０の終端であり、発光構造物２２０の分離領域と言える。Ｊ−Ｊ’線で表示された領域は発光構造物２２０の表面すなわち第２導電型半導体層２２６が除去されずに上部の表面が残存する領域であり得る。発光構造物の縁部領域はＪ−Ｊ’線で表示された領域の外側であり得る。
【０３６４】
ここで、Ｉ−Ｉ’線とＪ−Ｊ’線の間の距離ｄ１は３マイクロメートル〜７マイクロメートルであり得、例えば５マイクロメートルであり得る。Ｉ−Ｉ’線とＪ−Ｊ’線の間の距離が３マイクロメートルより小さいとメサ食刻領域が狭くなって第２導電層２５０に段差構造を形成させることが困難であり得、７マイクロメートルより大きいと工程安定性はよくなるものの、活性層２２４のボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）が減少する問題点が発生し得る。
【０３６５】
第２電極パッド２６６は導電性材料からなり得、金属からなり得、単層または多層構造を有することができ、詳細にはＴｉ（チタン）／Ｎｉ（ニッケル）／Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ（金）の構造を有してもよい。
【０３６６】
第２電極パッド２６６は光を反射する作用ができるため、第２電極パッド２６６が発光構造物２２０と近いほど光抽出効率が向上され得る。第２電極パッド２６６とＩ−Ｉ’線で表示された領域が発光構造物２２０の終端の間の距離ｄ２は、２０マイクロメートル〜３０マイクロメートルであり得る。距離ｄ２が２０マイクロメートルより小さいと第２絶縁層２８０の形成と工程マージンの確保が困難であり得、３０マイクロメートル以上であると第２電極パッド２６６が発光構造物２２０と離隔しすぎるため光抽出効率が低下され得る。
【０３６７】
第２電極パッド２６６は第２導電層２５０と電気的に連結されるために、第１絶縁層２３１とパッシベーション層２８０のうち少なくとも一つにリセスを形成した後に配置されるが、この時、第１絶縁層２３１とパッシベーション層２８０のうち少なくとも一つの段差に沿って形成され得る。第２電極パッド２６６が下部段差に沿って形成される場合、第２電極パッド２６６の上面には基板に対してコンケイブ（ｃｏｎｃａｖｅ）な表面やコンベクス（ｃｏｎｖｅｘ）な表面を有することができる。コンケイブ（ｃｏｎｃａｖｅ）な表面やコンベクス（ｃｏｎｖｅｘ）な表面は後程素子のワイヤーボンディング時に接着面積を広くすることができるため、接着力を向上させる効果を有することができる。
【０３６８】
リセス領域の深さｈ１は発光構造物２２０の縁で第２導電層２５０の配置のために発光構造物２２０が除去された深さｈ３と同じであり得る。
【０３６９】
そして、発光構造物２２０、特に第２導電型半導体層２２６の側面は下部面に対して角度θ１を有して配置され、第２導電層２５０の側面は下部面に対して角度θ２を有して配置され得るが、前述した角度θ１、θ２は互いに同じであり得る。
【０３７０】
第２導電層２５０の傾斜構造は発光構造物２２０の縁が傾きを有してメサ食刻などの方法で除去されて形成され得、活性層２２４から放出された光を発光素子２００Ａの上部に進行させることができる。図４６において、前述した角度θ１、θ２は９０度より大きく、１５０度より小さくてもよい。
【０３７１】
第２導電型半導体層２２６の下部面と第１絶縁層２３１が接触する領域の距離ｄ３は、例えば５マイクロメートル〜１５マイクロメートルであり得る。５マイクロメートルより小さいと工程マージンの確保が難しく、１５マイクロメートルより大きいと第２電極２４６が配置され得る面積が減って、素子の動作電圧が高くなり得る。そして、第２導電型半導体層２２６の下部面で、第１絶縁層２３１が第２導電層２５０と重なる領域の距離ｄ４は例えば４マイクロメートル〜８マイクロメートルであり得る。４マイクロメートルより小さいと第２導電層２５０と第１絶縁層２３１が重なりが可能な工程マージンの確保が難しく、８マイクロメートルより大きいと第１電極２４２と電気的に分離するための工程マージンを確保し難い。
【０３７２】
第２導電層２５０と第１絶縁層２３１の下部には第２絶縁層２３２が配置され得る。第２絶縁層２３２はリセス領域の内部で第１導電型半導体層２２２と接触し、第１電極２４２の縁を覆って配置される。
【０３７３】
第２絶縁層２３１は第１電極２４２と第２電極２４６を電気的に分離する役割をすることができる。第２絶縁層２３２の厚さは５，０００オングストローム〜１３，０００オングストロームであり得る。第２絶縁体２３２の厚さが５，０００オングストロームより厚さが薄い場合、第１電極２４２と第２電極２４６を電気的に分離するのに充分でないため信頼性が低下され得、１３，０００オングストロームより厚い場合、支持基板２７０をボンディングする工程で発生する応力が大きくなって信頼性が低下され得る。
【０３７４】
第２絶縁層の下部面にはリセス領域と発光構造物の形状に沿って第１導電層２６５と接合層２６０が配置され得る。第１リセス領域内の第１導電層２６５は第２絶縁層２３２の間で第１電極２４２と接触することができる。
【０３７５】
第１導電層２６５は反射率が優秀な物質からなり得、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなり得、紫外線波長領域では例えば５００オングストローム以上の厚さで備えられる場合、８０％以上の光反射率を確保することができる。
【０３７６】
接合層２６０は第１導電層２６５を下部の支持基板２７０とＮｉ、Ｓｎ、Ａｕなどが混在された領域を含む拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）ボンディングまたはユゥーテェクティック（ｅｕｔｅｃｔｉｃ）ボンディングする領域を含む領域であり得る。
【０３７７】
接合層２６０の底面は第２導電型半導体層２２６の底面に配置される第２電極２４６と第１絶縁層２３１間の離隔距離ｄ０で発生する段差に沿って半導体素子の厚さ方向に突起を有することができ、厚さが十分に厚い場合、平たい底面を有することができる。
【０３７８】
第２電極２４６と第１絶縁層２３１が離隔した距離ｄ０は例えば１〜２マイクロメートルであり得、前述した離隔距離ｄ０で第２導電型半導体層２２６が第２導電層２５０と接触することができる。前記の離隔距離ｄ０はセルフアライメント（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎ）を通じて確保することができる。
【０３７９】
接合層２６０は導電性材料からなり得、例えば、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）および銅（Ｃｕ）で構成される群から選択される物質またはこれらの合金で形成することができる。拡散防止層はボンディング工程時に発生する接合層２６０を構成する物質が第１電極２４２の周辺まで拡散して信頼性が低下することを防止する。
【０３８０】
第１導電層２６５と接合層２６０の間には拡散防止層（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｌａｙｅｒ、図示されず）が配置され得るが、拡散防止層は例えばチタン／ニッケル／チタン／ニッケルの多層構造を有することができる。
【０３８１】
支持基板２７０は導電性物質からなり得、例えば、金属または半導体物質で形成され得る。支持基板２７０の材料は電気伝導度または熱伝導度が優秀な金属であり得、発光素子の作動時に発生する熱を十分に発散させることができなければならないため、熱電導度が高い物質で形成され得る。例えば、シリコン（Ｓｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）で構成される群から選択される物質またはこれらの合金で構成され得、また、金（Ａｕ）、銅合金（Ｃｕ  Ａｌｌｏｙ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリアウェハー（例：ＧａＮ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇａ２Ｏ３等）等を選択的に含むことができる。
【０３８２】
半導体素子がＡｌＧａＮ基板で形成された場合、アルミニウム（Ａｌ）が多く含まれると発光構造物内で電流拡散特性が低下するが、特にＵＶ−ＢやＵＶ−Ｃ波長領域の光を放出する発光素子はアルミニウム（Ａｌ）を多量含むＡｌＧａＮをベースに発光構造物が成長されて、青色波長領域の光を放出する発光素子と比べて発光構造物の成長方向と平行な方向の発光が優勢なＴＭモードに偏光が増加し得る。この時、活性層から側面方向で進行する光を第２導電層２５０で反射することができる。
【０３８３】
図４７〜図４９は、半導体素子の第１７実施例〜第１９実施例の一部分を詳細に示した図面である。
【０３８４】
図４７は、半導体素子の第１７実施例の一部分の断面図である。以下では、半導体素子の第１６実施例と異なる部分を中心に半導体素子の第１７実施例を説明する。
【０３８５】
本実施例に係る半導体素子２００Ｂは、リセス領域内に第３反射層２３８が配置された点で前述した第１６実施例と異なる。
【０３８６】
第３反射層２３８はクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金で構成され得る。第３反射層２３８がアルミニウムからなり、活性層２２４から紫外線波長領域の光が放出される時、第３反射層２３８の厚さは５０ナノメートル以上で備えられると紫外線波長領域の光の反射に充分であり得る。
【０３８７】
第３反射層２３８の上部面は第１電極２４２と電気的に連結され、下部面は第１導電層２６５と電気的に連結され得る。そして、第３反射層２３８は第２導電層２５０とは第２絶縁層２３２によって電気的に分離され得る。
【０３８８】
この時、第３反射層２３８は第２導電型半導体層２２６の下部で第２導電層２５０と垂直に重なる部分を有することによって工程安定性を確保し、活性層２２４から支持基板２７０方向に発光する光を十分に反射させて発光素子の光出力が向上され得る。
【０３８９】
図４８は、半導体素子の第１８実施例の一部分の断面図である。以下では、半導体素子の第１７実施例と異なる部分を中心に半導体素子の第１８実施例を説明する。
【０３９０】
図４８で発光構造物２２０の底面から第３反射層２３８の上部面までの高さｈ５２は、発光構造物２２０の底面から活性層２２４までの高さｈ５１より大きくてもよい。すなわち、第３反射層２３８の一部分、すなわち上部領域は第１導電型半導体層２２２と対応する高さに配置され、下部領域はリセス領域の下部から第２導電型半導体層２２６の下部面と向かい合って配置され得る。そして、第３反射層２３８のうち中間領域は活性層２２４と対応する高さに前記第２導電型半導体層２２６の下部面と傾斜を有して配置され得るが、この時、活性層２２４から放出される光が第３反射層２３８の特に中間領域で反射され得る。
【０３９１】
本実施例に係る半導体素子２００Ｃにおいて、第３反射層２３８の上部領域は上部面が第１電極２４２と接触して第１導電型半導体層２２２と電気的に連結され、下部面は第１導電層２６５と接触することができる。ただし、第３反射層２３８の中間領域と下部領域は第２絶縁層２３２に囲まれて配置され得る。
【０３９２】
図４９は、半導体素子の第１９実施例の一部分の断面図である。以下では、半導体素子の前述した実施例と異なる部分を中心に半導体素子の第１９実施例を説明する。
【０３９３】
実施例の半導体素子２００Ｄは第２導電型半導体層２２６の下部には導電層２２８が配置され得る。第２導電型半導体層２２６がＡｌＧａＮからなる時、ＡｌＧａＮは低い電気電導度によって正孔の注入が円滑でないこともあり得るが、相対的に電気電導度が優秀なＧａＮを含む導電層２２８を配置してこのような問題点を解決することができる。
【０３９４】
接合層２６０が第１リセスを貫通して第１導電型半導体層２２２と接触するが、図示してはいないが、接合層２６０と第１導電型半導体層２２２の間に第１電極層が配置され得る。
【０３９５】
第２リセスに第２反射層２３５が配置されるが、第２反射層２３５の側面の他に上部面まで絶縁層２３０が延びて配置されている。接合層２６０が第１導電型半導体層２２２と接触する第１リセス領域の高さと第２反射層２３５が配置される第２リセスの高さは同じであるものの、第２リセスの幅は第１リセスの幅より小さくてもよい。
【０３９６】
第２反射層２３５の上部面と側面と底面の上方向には絶縁層２３０が配置され得、下部面には接合層２６０が配置されて第２反射層２３５と電気的に連結され得る。
【０３９７】
図５０は半導体素子の第２０実施例の平面図、図５１は図５０の半導体素子のＫ−Ｋ’方向の断面図である。以下で半導体素子の第２０実施例を前述した第１６実施例と相異なった点を中心に説明する。
【０３９８】
半導体素子２００Ｅは、第１電極２４２とリセス（ｒｅｃｅｓｓ）の間の低電流密度領域（Ｌｏｗ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｒｅｇｉｏｎ）に第２反射層２３５が配置されており、低電流密度領域は第１電極２４２から距離ｒ０だけ離隔され得る。半導体素子２００Ｅにおいて第１電極２４２とリセス（ｒｅｃｅｓｓ）からなる構造物は実際にはより多くの個数からなり得、電流密度を考慮して設計が可能であるため個数は限定しない。第１電極２４２の電流密度を考慮して配置することによって低電流密度領域を設計し、それぞれの低電流密度領域の間に第２反射層を配置することができる。第２反射層２３５は前述した図４６〜図４９の第３反射層２３８と同じ材料料からなり得る。
【０３９９】
図５０において、複数の第１電極２４２がそれぞれ円形に図示され、それぞれの第１電極層から距離ｒ０だけ離隔した領域を「境界領域」とすることができ、境界領域の電流密度はＩｉであり得る。
【０４００】
「境界領域」は円形であり得るが第１電極２４２の形状により変わり得るため、これに限定されず、境界領域での電流密度Ｉｉは前記のＩ０の３０％〜４０％であり得、例えばＩｉ＝Ｉ０×ｅｘｐ（−１）であり得る。
【０４０１】
そして、複数の境界領域の間の領域を「低電流密度領域（Ｌｏｗ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｒｅｇｉｏｎ）」とすることができ、低電流密度領域の電流密度は前記のＩｉより小さくてもよい。
【０４０２】
本実施例では一つの第１電極２４２の周りの「境界領域」に外接して第２反射層２３５が配置されるが、複数の「境界領域」は互いに外接したり、離隔距離を有することができる。したがって、境界領域が互いに外接する場合、低電流密度領域は互いに離隔することができ、境界領域が互いに離隔する場合、低電流密度領域は延びて配置され得る。
【０４０３】
図５１において、第２導電型半導体層２２６から活性層２２４および第１導電型半導体層２２６の一部の領域までリセスが備えられて第１導電型半導体層２２２が露出する領域が複数個存在するが、第１リセス領域と第２リセス領域と区分することができ、第１リセス領域と第２リセス領域の断面は例えば円形、多角形、楕円形などであり得るが、必ずしもこれらに限定されない。第２リセス領域は第１リセス領域の周りに配置され得る。
【０４０４】
第１リセス領域（ｒｅｃｅｓｓ  ｒｅｇｉｏｎ  １）で露出した第１導電型半導体層２２２上に第１電極２４２が配置され、第１リセス領域（ｒｅｃｅｓｓ  ｒｅｇｉｏｎ  １）と第２リセス領域（ｒｅｃｅｓｓ  ｒｅｇｉｏｎ  ２）の間の第２導電型半導体層２２６上には第２電極２４６が配置され得る。そして、第２リセス領域（ｒｅｃｅｓｓ  ｒｅｇｉｏｎ  ２）には第２反射層２３５が挿入されて配置され得るが、第２反射層２３５の一部分は第２リセス領域の外部の領域に延びて配置され得る。第２反射層２３５の一部は活性層２２４と対応する高さおよび第１導電型半導体層２２２の一部に対応する高さに配置され得る。すなわち、第２反射層２３５の上部面は活性層２２４より同じ高さに配置され得る。
【０４０５】
発光構造物２２０がＡｌＧａＮ基板でなり、アルミニウム（Ａｌ）が多く含まれると発光構造物２２０内で電流拡散特性が低下するが、この時、電流密度が低い領域の発光構造物２２０を除去し、第２反射層２３５を形成する。そして、活性層からＴＭモードに発光して水平方向に進行する光の経路を上部に変更して、発光構造物内で光吸収を減らして半導体素子の指向角を調節し、光抽出効率を向上させることができる。
【０４０６】
そして、第２導電層２５０が第２電極２４６を第２電極パッド２６６と電気的に連結し、第２電極２４６と反射層２３５を包み込んで支持して安定性を確保するキャッピング層（ｃａｐｐｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）として作用することができる。特に、発光構造物２２０の縁領域で第２導電型半導体層２２６から活性層２２４および第１導電型半導体層２２２の一部の領域まで除去されて露出しており、発光構造物２２０が除去された領域に第２導電層２５０が配置され得、第２導電層２５０は活性層２２４より高い領域まで延びて配置され得ることは、前述した第１６実施例と同じであり得る。
【０４０７】
すなわち、発光構造物２２０の縁領域は第２導電型半導体層２２６から活性層２２４および第１導電型半導体層２２２の一部の領域まで除去されて露出しており、発光構造物２２０が除去された領域に第２導電層２５０が配置され得る。
【０４０８】
図５１において、Ｉ−Ｉ’線で表示された領域が発光構造物２２０の終端であり発光構造物２２０の分離領域と言え、Ｊ−Ｊ’線で表示された領域は発光構造物２２０の表面すなわち第２導電型半導体層２２６が除去されずに上部の表面が残存する領域であり得る。
【０４０９】
ここで、Ｉ−Ｉ’線とＪ−Ｊ’線の間の距離ｄ１は３マイクロメートル〜７マイクロメートルであり得、例えば５マイクロメートルであり得る。Ｉ−Ｉ’線とＪ−Ｊ’線の間の距離が３マイクロメートルより小さいとメサ食刻領域が狭くなって第２導電層２５０に段差構造を形成させることが困難であり得、７マイクロメートルより大きいと工程安定性はよくなるものの、活性層２２４のボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）が減少する問題点が発生し得る。
【０４１０】
本実施例に係る半導体素子２００Ｅは低電流密度領域で第２リセス領域に第２反射層２３５が備えられて、活性層２２４から放出されて側面に進行する光を上部方向に反射することができ、発光構造物２２０の縁で第２導電層２５０が活性層２２４より高い高さにまで延びて配置されて、活性層２２４から放出されて縁領域に進行する光を上部方向に反射することができる。
【０４１１】
前述した半導体素子はパッケージで構成され、樹脂（ｒｅｓｉｎ）やレジスト（ｒｅｓｉｓｔ）やＳＯＤまたはＳＯＧの硬化に、またはアトピー治療用などの医療用に、または空気清浄器や浄水器などの殺菌に使用され得る。また、半導体素子は照明システムの光源として使用され得るが、例えば映像表示装置の光源や照明装置などの光源として使用され得る。
【０４１２】
映像表示装置のバックライトユニットとして使用される時、エッジタイプのバックライトユニットとして使用されたり、直下タイプのバックライトユニットとして使用され得、照明装置の光源として使用される時、照明器具やバルブタイプで使用されてもよく、また、移動端末の光源として使用されてもよい。
【０４１３】
図５２は、半導体素子が配置されたパッケージを示した図面である。
【０４１４】
実施例に係る発光素子パッケージ３００は、パッケージ胴体３１０と第１電極部３２１と第２電極部３２２と発光素子２００Ａを含んで構成される。
【０４１５】
パッケージ胴体３１０はキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を有する絶縁性材料からなり得、例えばＰＰＡ（Ｐｏｌｙｐｔｈａｌａｍｉｄｅ）樹脂やシリコーン系列の材料などを含むことができる。
【０４１６】
電極部３２１と第２電極部３２２は、それぞれパッケージ胴体３１０上に配置され、一部はキャビティの底面に配置され得る。
【０４１７】
発光素子２００Ａは前述した発光素子であり得、第１電極部３２１上に配置されて第２電極部３２２とはワイヤー３３０を通じて電気的に連結され得る。
【０４１８】
発光素子２００とワイヤー３３０の周辺は、エアー（ａｉｒ）で満たされ得る。紫外線を放出する発光素子の場合、発光素子の周辺領域にシリコーン系列の物質でモールディング部を配置すると、紫外線波長に対応するエネルギーによってモールディング部にクラックなどの欠陥が誘発されて信頼性が低下され得る。
【０４１９】
発光素子２００Ａの周りには蛍光体（図示されず）が含まれてもよい。蛍光体はヤグ（ＹＡＧ）系列の蛍光体や、ナイトライド（Ｎｉｔｒｉｄｅ）系列の蛍光体、シリケート（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）またはこれらが混合されて使用され得るが、これに限定されない。パッケージ胴体３１０の上部には溝が形成され、溝の上にカバー３７０が配置されるが、カバー３７０はガラスなどの透光性材料からなり得、接着剤３７５を通じてパッケージ胴体３１０とカバー３７０が結合され得、接着剤３７５は例えばシリコーン系列の接着剤が使用され得る。
【０４２０】
図５２のパッケージの形状の他に、半導体素子はフリップボンディングされてパッケージとして使用され得る。
【０４２１】
図５３は本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの平面図、図５４は図５３の変形例である。
【０４２２】
図５３を参照すると、半導体素子１０は第１リードフレーム５ａ上に配置され、第２リードフレーム５ｂとワイヤーによって連結され得る。この時、第２リードフレーム５ｂは第１リードフレームの側面を囲むように配置され得る。
【０４２３】
図５４を参照すると、半導体素子パッケージは複数個の半導体素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが配置されてもよい。この時、リードフレームは第１〜第５リードフレーム５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅを含むことができる。
【０４２４】
第１半導体素子１０ａは第１リードフレーム５ａ上に配置されて第２リードフレーム５ｂとワイヤーに連結され得る。第２半導体素子１０ｂは第２リードフレーム５ｂ上に配置されて第３リードフレーム５ｃとワイヤーに連結され得る。第３半導体素子１０ｃは第３リードフレーム５ｃ上に配置されて第４リードフレーム５ｄとワイヤーに連結され得る。第４半導体素子１０ｄは第４リードフレーム５ｄ上に配置されて第５リードフレーム５ｅとワイヤーに連結され得る。
【０４２５】
半導体素子は多様な種類の光源装置に適用され得る。例示的に光源装置は照明装置、および表示装置を含む概念であり得る。すなわち、半導体素子はケースに配置されて光を提供する多様な電子デバイスに適用され得る。
【０４２６】
照明装置は基板と実施例の半導体素子を含む光源モジュール、光源モジュールの熱を発散させる放熱部および外部から提供された電気的信号を処理または変換して光源モジュールに提供する電源提供部を含むことができる。また、照明装置は、ランプ、ヘッドランプ、または街路灯などを含むことができる。
【０４２７】
表示装置はボトムカバー、反射板、発光モジュール、導光板、光学シート、ディスプレイパネル、画像信号出力回路およびカラーフィルターを含むことができる。ボトムカバー、反射板、発光モジュール、導光板および光学シートはバックライトユニット（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｕｎｉｔ）を構成することができる。
【０４２８】
反射板はボトムカバー上に配置され、発光モジュールは光を放出することができる。導光板は反射板の前方に配置されて発光モジュールから発散する光を前方に案内し、光学シートはプリズムシートなどを含んで構成され、導光板の前方に配置され得る。ディスプレイパネルは光学シートの前方に配置され、画像信号出力回路はディスプレイパネルに画像信号を供給し、カラーフィルターはディスプレイパネルの前方に配置され得る。
【０４２９】
半導体素子は表示装置のバックライトユニットとして使用される時、エッジタイプのバックライトユニットとして使用されたり、直下タイプのバックライトユニットとして使用され得る。
【０４３０】
半導体素子は前述した発光ダイオードの他にレーザーダイオードでもよい。
【０４３１】
レーザーダイオードは、発光素子と同様に、前述した構造の第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含むことができる。そして、ｐ−型の第１導電型半導体とｎ−型の第２導電型半導体を接合させた後、電流を流した時に光が放出されるｅｌｅｃｔｒｏ−ｌμｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（電界発光）現象を利用するか、放出される光の方向性と位相において差異点がある。すなわち、レーザーダイオードは励起放出（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）という現象と補強干渉現象などを利用して一つの特定の波長（単色光、ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｂｅａｍ）を有する光が同一位相を有して同一方向に放出され得、このような特性によって光通信や医療用装備および半導体工程装備などに使用され得る。
【０４３２】
受光素子としては、光を検出してその強度を電気信号に変換する一種のトランスデューサーである光検出器（ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）を例に挙げることができる。このような光検出器として、光電池（シリコン、セレン）、光出力導電素子（硫化カドミウム、セレン化カドミウム）、フォトダイオード（例えば、ｖｉｓｉｂｌｅ  ｂｌｉｎｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｇｉｏｎやｔｒｕｅ  ｂｌｉｎｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｇｉｏｎでピーク波長を有するＰＤ）、フォトトランジスタ、光電子増倍管、光電管（真空、ガス封入  ）、ＩＲ（Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ）検出器などがあるが、実施例はこれに限定されない。
【０４３３】
また、光検出器のような半導体素子は一般的に光変換効率が優秀な直接遷移半導体（ｄｉｒｅｃｔ  ｂａｎｄｇａｐ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を利用して製作され得る。または光検出器は構造が多様であり、最も一般的な構造としてはｐ−ｎ接合を利用するｐｉｎ型光検出器と、ショットキー接合（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を利用するショートキー型光検出器と、ＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）型光検出器などがある。
【０４３４】
フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）は発光素子と同様に、前述した構造の第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含むことができ、ｐｎ接合またはｐｉｎ構造で構成される。フォトダイオードは逆バイアスあるいはゼロバイアスを加えて動作するようになり、光がフォトダイオードに入射すると電子と正孔が生成されて電流が流れる。この時、電流の大きさはフォトダイオードに入射する光の強度に略比例し得る。
【０４３５】
光電池または太陽電池（ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）はフォトダイオードの一種であって、光を電流に変換することができる。太陽電池は、発光素子と同様に、前述した構造の第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含むことができる。
【０４３６】
また、ｐ−ｎ接合を利用した一般的なダイオードの整流特性を通じて電子回路の整流器として利用することもでき、超高周波回路に適用されて発振回路などに適用され得る。
【０４３７】
また、前述した半導体素子は必ずしも半導体でのみ具現されず、場合により金属物質をさらに含むこともできる。例えば、受光素子のような半導体素子は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｐ、またはＡｓのうち少なくとも一つを利用して具現され得、ｐ型やｎ型ドーパントによってドーピングされた半導体物質や真性半導体物質を利用して具現されてもよい。
【０４３８】
以上、実施例を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎないものであって、本発明を限定するためのものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で以上に例示されていない多様な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施できるものである。そして、このような変形と応用に関係した差異点は添付された特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６ａ】
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【図３６ｂ】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月21日(2018.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板；
第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層の間に配置される活性層、および前記第２導電型半導体層と前記活性層を貫通し、前記第１導電型半導体層内に延在する複数個のリセスを含む発光構造物；
前記第１導電型半導体層と電気的に連結される複数個の第１電極；および
前記第２導電型半導体層と電気的に連結される第２電極を含み、
前記第１導電型半導体、前記第２導電型半導体および前記活性層は、それぞれアルミニウムを含み、
前記複数個の第１電極は、前記複数個のリセスの上面に配置される前記第１導電型半導体の一部と接触し、
前記第２電極は、前記第２導電型半導体と接触し、
前記活性層から放出される光は、１００ｎｍ〜３２０ｎｍの範囲にメインピークを有し、
前記第２電極の上面の領域は、前記第２導電型半導体の下面の３５％〜７０％の範囲を含む、半導体素子。
【請求項２】
前記導電性基板は複数個の側面を含み、前記リセスの上面の直径は前記導電性基板の前記側面の長さのそれぞれの３．８％〜６％の範囲を含む、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記リセスの前記上面の前記直径は、３８μｍ〜６０μｍの範囲を含む、請求項２に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記複数個のリセスの数は、４８〜２３６である、請求項３に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記複数個のリセスの前記上面の領域は、前記第２導電型半導体の前記下面の７．４％〜２０％の範囲を含む、請求項３に記載の半導体素子。
【請求項６】
前記第２電極の前記上面の前記領域は、前記第１電極の上面の領域の１．７５倍〜９．４５倍である、請求項５に記載の半導体素子。
【請求項７】
前記発光構造物と前記導電性基板の間に配置される第１導電層をさらに含み、
前記第１導電層は、前記複数個のリセスに延在し、且つ、前記複数個の第１電極と連結する複数個の連結電極を含み、
前記複数個の連結電極は、それぞれ前記複数個のリセスに延在し、
前記複数個の連結電極の数は、４８〜２３６である、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記第２電極と前記第１導電層の間に配置される第２導電層をさらに含み、
前記第２導電層は、前記第２電極を囲み、
前記第２導電層は、前記第２電極と接触する領域および前記第２導電型半導体と接触する領域を含む、請求項７に記載の半導体素子。
【請求項９】
前記第２導電層と前記第１導電層の間に配置される絶縁層をさらに含み、
前記絶縁層は、前記複数個のリセス内に延在し、
前記絶縁層は、前記複数個のリセス内に配置される貫通孔を含む、請求項８に記載の半導体素子。
【請求項１０】
前記複数個の第１電極は、前記貫通孔内に配置される、請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１１】
前記複数個のリセスの前記上面と接触する前記絶縁層の一部の水平方向における幅は、１１μｍ〜２８μｍの範囲を含む、請求項１０に記載の半導体素子。
【請求項１２】
前記導電性基板に配置され、且つ、前記発光構造物から離隔される第２電極パッドをさらに含み、
前記第２電極パッドは、前記第２導電層に電気的に連結する、請求項８に記載の半導体素子。
【請求項１３】
前記第２電極パッドは、その上に溝を含み、
前記発光構造物の上面は、パターンを含む、請求項１２に記載の半導体素子。
【請求項１４】
前記第２導電層は、前記第２導電層の下面に配置されるコンケイブ部を含み、
前記コンケイブ部は、前記第２導電層の前記下面から前記第２導電層の上面に向かう方向にへこむ、請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１５】
前記第２導電層は、前記第２電極の下面から前記第２電極が前記絶縁層から離隔される離隔領域に延在し、
前記コンケイブ部は前記離隔領域と垂直方向において重なる、請求項１４に記載の半導体素子。
【請求項１６】
前記絶縁層は、前記絶縁層が前記第２導電型半導体と前記第２導電層の間の第１領域に配置され、且つ、前記第２導電層と前記第１導電層の間の第２領域に配置されるように、前記第２導電層の端から離隔される、請求項１５に記載の半導体素子。
【請求項１７】
前記複数個のリセスは、それぞれ内面を含み、
前記第２導電面と前記複数個のリセスの前記内面の間の下面の角度は、９０°〜１２０°の範囲を含む、請求項３に記載の半導体素子。
【請求項１８】
前記第１導電型半導体は前記活性層に隣接して配置される第１Ａｌ含有層を含み、前記第１Ａｌ含有層は前記第１導電型半導体内における最も低いアルミニウム組成を有する領域であり、前記複数個のリセスは前記第１Ａｌ含有層まで形成され、前記第１電極は前記第１Ａｌ含有層と電気的に連結する、請求項１７に記載の半導体素子。
【請求項１９】
前記第２電極の前記上面は前記第２導電型半導体の前記下面に接触する面であり、前記複数個のリセスの前記上面は前記第１導電型半導体層内に配置される端面である、請求項２に記載の半導体素子。
【請求項２０】
本体；および
前記本体内に配置される半導体素子を含み
前記半導体素子は、
導電性基板；
第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層の間に配置される活性層、および前記第２導電型半導体層と前記活性層を貫通し、前記第１導電型半導体層内に延在する複数個のリセスを含む発光構造物；
前記第１導電型半導体層と電気的に連結される複数個の第１電極；
前記第２導電型半導体層と電気的に連結される第２電極；
前記発光構造物と前記導電性基板の間に配置される第１導電層；
前記第２電極と前記第１導電層の間に配置される第２導電層；および
前記導電性基板に配置され、且つ、前記発光構造物から離隔される第２電極パッドを含み、
前記第１導電型半導体、前記第２導電型半導体および前記活性層は、それぞれアルミニウムを含み、
前記複数個の第１電極は、前記複数個のリセスの上面に配置される前記第１導電型半導体の一部と接触し、
前記第２電極は、前記第２導電型半導体と接触し、
前記活性層から放出される光は、１００ｎｍ〜３２０ｎｍの範囲にメインピークを有し、
前記複数個のリセスの上面の全領域は、前記第２導電型半導体の下面の１３％〜３０％の範囲を含み、
前記第２電極の領域は、前記第２導電型半導体の前記下面の３５％〜７０％の範囲を含み、
前記第２電極パッドは、前記第２導電層に電気的に連結する、半導体素子パッケージ。
【国際調査報告】
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